低温磁阻反常的费米面起源
材料科学
2025-04-10 v1
摘要
在多种体系中均观察到了低温磁阻反常，从低维硫族化合物到自旋和电荷密度波金属，以及最近在拓扑半金属中。在某些体系中，抛物型磁阻可升至其低温零场值的数十万倍。尽管这种显著效应的起源尚无定论，但这些体系通常是低载流子密度的补偿金属，其物理机制预期为准经典的。在此，我们证明这种温度上的磁阻反常同样存在于具有大费米面的高电导率良金属中，即 Cr、Mo 和 W，在磁场线性和二次相关区间内，其非饱和现象分别归因于开放轨道和电子-空穴补偿。我们提供证据表明，跨越尖锐费米面弧的量子输运（但不一定需要完整的回旋轨道）主导了这一低温磁阻反常。在 Cr 中，由晶格和 SDW 能带结构叠加诱发了极其尖锐的曲率。人们可以观察到三种现象温度依赖性的叠加：即恒定高场下的磁阻、低场极限下的线性磁阻以及最轻轨道的 Shubnikov-de Haas (SdH) 振荡。在 Mo 中，低温磁阻反常的温度依赖性超出了其 SdH 振荡的范围，但在 Kohler 标度重新出现的温度处消失。在低温高场极限下，由载流子环绕量子轨道产生的巨大磁阻是整数量子霍尔效应中载流子局域化零电导态的三维类比，特别是在无序的不利影响方面。
引用
@article{arxiv.2501.12937,
title = {Fermi surface origin of the low-temperature magnetoresistance anomaly},
author = {Yejun Feng and Yishu Wang and T. F. Rosenbaum and P. B. Littlewood and Hua Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.12937},
year = {2025}
}