由量子振荡揭示的黄铁矿型 PtBi$_{2}$ 费米面与载流子补偿

在各种材料中已观察到巨大的非饱和磁阻，而电子-空穴补偿一直被视为主要机制之一。在此，我们呈现了对巨大磁阻材料黄铁矿型 PtBi$_{2}$ 的角度依赖 Shubnikov-de Haas 效应的详细研究，这使我们能够实验重建其费米面结构并提取每个口袋的物性。我们发现其费米面在布里渊区包含四类口袋：三个位于边（M 点）具有 C$_4$ 对称性的椭球状空穴口袋 $\alpha$，一个位于角（R 点）沿 [111] 由四个椭球合并的复杂电子口袋 $\beta$，两个位于中心（$\Gamma$ 点）的光滑弯曲八面体 $\gamma$（电子）和 $\delta$（空穴）。由口袋体积推导出的电子与空穴载流子密度证明了载流子补偿。这种低温下的补偿也得到不同温度霍尔与磁阻场依赖拟合的支持。我们得出结论：补偿是黄铁矿型 PtBi$_{2}$ 中巨大非饱和磁阻的主要机制。我们发现空穴口袋 {\alpha} 可能贡献主要迁移率，因其轻质量及各向异性而在低温下相对避免大角散射。这可能是具有巨大磁阻的半金属的共同特征。发现的高场中次二次磁阻可能源于场依赖迁移率，这是半金属在高磁场下的另一特征。