通过量子振荡测量确定 CaFeAsF 中具有狄拉克费米子的费米面

尽管 1111 型铁砷化物保持着铁基超导体的最高转变温度记录，但由于缺乏高质量单晶，其电子结构尚未得到充分研究。在本研究中，我们通过量子振荡测量和能带结构计算，完全确定了 1111 型铁砷化物母体化合物 CaFeAsF 在反铁磁态下的费米面。确定的费米面由一对对称性相关的狄拉克电子柱和一个正常空穴柱组成。通过对量子振荡相位的分析，我们证明了电子柱携带非平凡的贝里相位 $\pi$。载流子密度约为每个 Fe 原子 10$^{-3}$ 量级。这种具有极小载流子密度的异常金属态是先前讨论的能带结构拓扑特征的结果，该特征阻止了反铁磁隙成为全隙。我们还报道了近乎线性的 $B$ 依赖磁阻，以及在 $B \parallel c$ 时高于约 30 T 的电阻率异常增加，后者可能与电子轨道的量子极限有关。有趣的是，电阻率在顺磁四方相 ($T >$ 118 K) 中表现出非金属的温度依赖性，这可能暗示了一种非相干态。我们的研究提供了关于 1111 母体化合物反铁磁态费米面的详细知识，并为在这些化合物中探索狄拉克费米子物理开辟了新的可能性。