磁阻的扩展 Kohler 规则

拓扑半金属中一个显著现象是违反 Kohler 规则，该规则指出磁阻 $MR$ 服从标度行为 $MR = f(H/\rho_0)$，其中 $MR = [\rho_H-\rho_0]/\rho_0$，$H$ 为磁场，$\rho_H$ 和 $\rho_0$ 分别为 $H$ 和零场下的电阻率。本文报道一种源于热致载流子密度变化的违反现象。我们发现 Weyl 半金属 TaP 的磁阻服从扩展 Kohler 规则 $MR = f[H/(n_T\rho_0)]$，其中 $n_T$ 描述载流子密度的温度依赖。我们表明 $n_T$ 与半金属的费米能级和色散关系相关，为揭示能带结构信息提供了新途径。我们从 $n_T$ 的不同温度响应出发，对 Kohler 规则的违反与成立给出了基础性理解。我们将扩展 Kohler 规则应用于 BaFe$_2$(As$_{1-x}$P$_x$)$_2$，以解决关于超导体正常态磁阻标度行为即 $MR$ ~ $tan^2\theta_H$（其中 $\theta_H$ 为霍尔角）的长期争论。我们进一步在半导体 InSb 中验证了扩展 Kohler 规则并证明其普适性，其中温度依赖的载流子密度可在理论与实验上可靠确定。