在拓扑半金属中调控异常大的电子输运
材料科学
2023-11-28 v1
摘要
拓扑半金属的异常输运在光电子学、纳米级器件和互连中的应用已引起极大兴趣。理解新颖输运的起源对于调控所需材料性质至关重要，然而其输运比单粒子迁移率高出数量级的原因仍未被解释。本工作表明，显著的迁移率增强源于声子主要将动量返回给电子，这是因为声子-电子散射主导了声子-声子散射。证明这一由Peierls于1932年提出的想法，需要在不改变对称性、拓扑或无序的情况下调控电子和声子色散。这是通过结合拓扑半金属MX（M=Nb、Ta，X=Ge、Si）中的德哈斯-范阿尔芬（dHvA）效应、电子输运、拉曼散射和第一性原理计算实现的。用Si替代Ge使输运迁移率从比单粒子迁移率大一个数量级变为近乎平衡。这一过程在未改变晶体结构或拓扑且无序或费米面差异很小的情况下发生。同时，拉曼散射和第一性原理计算确立仅在MGe化合物中存在声子-电子主导散射。因此，本研究证明声子拖曳对拓扑半金属的输运性质至关重要，并为进一步调控这些材料提供了见解。
引用
@article{arxiv.2311.15385,
title = {Engineering Anomalously Large Electron Transport in Topological Semimetals},
author = {Vincent M. Plisson and Xiaohan Yao and Yaxian Wang and George Varnavides and Alexey Suslov and David Graf and Eun Sang Choi and Hung-Yu Yang and Yiping Wang and Marisa Romanelli and Grant McNamara and Birender Singh and Gregory T. McCandless and Julia Y. Chan and Prineha Narang and Fazel Tafti and Kenneth S. Burch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.15385},
year = {2023}
}
备注
12 pages, 5 figures