NbP 中螺旋度保护的超高迁移率 Weyl 费米子

包括 TaAs、TaP、NbAs 和 NbP 在内的非中心对称过渡金属单磷化物是新兴的拓扑 Weyl 半金属（WSMs），承载着奇异的相对论性 Weyl 费米子。在本快报中，我们阐明了 NbP 前所未有的电荷载流子迁移率的物理起源，其在 1.5 K 下可达 $1\times10^{7}$ cm $^{2}$V$^{-1}$s$^{-1}$。角分辨和温度依赖的量子振荡，辅以密度函数理论计算，揭示 NbP 分别在 $k_{z}$=1.16$\pi$/c 平面（W1-WSM）和靠近高对称点 $\Sigma$ 的 $k_{z}$=0 平面（W2-WSM）中存在 p 型和 n 型 WSM 口袋的共存。独特地，每个 W2-WSM 口袋形成一个大的哑铃形费米面（FS），包围两个具有相反手性的相邻 Weyl 节点。NbP 中的磁输运由这些高度各向异性的 W2-WSM 口袋主导，其中 Weyl 费米子通过关联到手性节点的真实自旋守恒而免受缺陷背散射的良好保护。然而，随着 $\sim$1\% Cr 的极小掺杂，由于螺旋度保护对磁性杂质失效，NbP 的迁移率下降了两个数量级以上。螺旋度保护的 Weyl 费米子输运也体现在由 W1-WSM 态控制的手性异常诱导的负磁电阻中。在低于 10 K 的量子区域，杂质引起的谷间散射时间变为一个大常数，在低磁场下产生尖锐且几乎一致的电导增强。