从表面费米弧到狄拉克半导体 Cd3As2 中的费米环
介观与纳米尺度物理
2025-02-12 v1
摘要
类拓扑表面态，即表面费米弧，长期被认识是狄拉克半导体的标志性特征。然而，最近的理论表明，表面费米弧可能演化为类似拓扑绝缘体中表面态的闭合费米环，同时保持 bulk 狄拉克半导体相。本文通过栅压电压依赖的自旋传输和量子振荡测量，实验揭示了表面修饰后狄拉克半导体 Cd3As2 纳米片中费米弧向费米环的演化。通过在Cd3As2纳米片表面沉积重金属原子和水分子实现表面修饰，导致在较高栅压电压下电流诱导自旋极化增大，与原始纳米片中所见的减小现象相对比。我们还观察到表面 Shubnikov-de Haas 振荡，其频率随栅压电压线性变化，与费米环情景相吻合。这些发现表明，表面修饰后的 Cd3As2 纳米片中发生了从费米弧到闭合费米环的转变，与理论预测的Cd3As2脆拓扑本质相一致。我们的研究为理解狄拉克半导体中这些细微拓扑态的转变提供了深刻的见解，为开发高性能自旋电子器件提供了操控表面拓扑态的途径。
引用
@article{arxiv.2502.07499,
title = {From surface Fermi arcs to Fermi loops in the Dirac semimetal Cd3As2},
author = {An-Qi Wang and Tong-Yang Zhao and Chuan Li and Alexander Brinkman and Chun-Guang Chu and Zhi-Min Liao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.07499},
year = {2025}
}