Weyl 半导体 WTe2 的电子运输与费米面：量子振荡与第一性原理研究
材料科学
2025-08-18 v1 应用物理
计算物理
摘要
目前，拓扑半导体正受到理论和实验视角的积极探索，由于其独特的物理属性，包括拓扑保护态、较大的磁阻和较高的载流子迁移率，这些材料被视为电子器件的有前景的应用材料。本文中，我们对 WTe2 这种 Weyl 半导体的电子结构和电子运输进行实验和理论研究。采用 DFT+U+SOC 方法考察了 WTe2 的带结构，显示其为半金属性质，且该结构对 U 值和费米能的变化较为敏感。我们的结果表明，WTe2 处于接近补偿状态，并表现出几乎二次型非饱和磁阻。发现 WTe2 违反了经典的 Kohler 定律，这归因于多种散射机制的共存以及电流载流子浓度的强烈温度依赖性。分析 Shubnikov-de Haas 振荡后，发现三个 distinct 频率，分别对应两个电子和一个空穴费米面薄片，这些费米面薄片在费米面计算中得到良好再现。利用 Lifshitz-Kosevich 公式，我们确定了每个费米面薄片的电子结构参数。此外，我们讨论了从量子振荡中提取的 g 因子和 Berry 相位之间的关系。
引用
@article{arxiv.2508.08419,
title = {Electronic transport and Fermi surface of Weyl semimetal WTe2: quantum oscillations and first-principles study},
author = {B. M. Fominykh and A. N. Perevalova and S. T. Baidak and A. V. Lukoyanov and S. V. Naumov and E. B. Marchenkova and V. V. Marchenkov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.08419},
year = {2025}
}