ZrTe5 中准二维 Dirac 费米子的观测
材料科学
2016-11-15 v2 光学
摘要
自石墨烯发现以来，层状材料因其独特的电学和光学特性引起了广泛关注。其中，Dirac 半金属作为最具吸引力的类别之一，是超越石墨烯的层状系统中长期追求的目标。最近，层状五碲化物 ZrTe5 被发现具有 Dirac 半金属的特征。然而，ZrTe5 中较低的费米能级严重阻碍通过光发射测量（尤其是导带中）对电子态整体图像的全面理解。在此，我们报告通过磁光和磁输运在 ZrTe5 中观测到 Dirac 费米子。通过施加磁场，我们观察到朗道能级间共振的平方根-B 依赖关系，以及具有非平凡 Berry 相的 Shubnikov-de Haas (SdH) 振荡，两者均为 Dirac 费米子的标志。角依赖的 SdH 振荡显示出清晰的准二维特征，具有高度各向异性的费米面和能带拓扑，这与 Cd3As2 等 3D Dirac 半金属形成鲜明对比。角依赖 Berry 相测量以及体量子霍尔平台的观测进一步证实了这一点。独特的能带色散在理论上被理解为：该系统处于 3D Dirac 半金属与拓扑绝缘体相之间的临界点。由于受限的层间色散和可约化的维度，我们的工作确立了 ZrTe5 作为探索 Dirac 费米子奇异物理现象的理想平台。
引用
@article{arxiv.1510.00907,
title = {Observation of quasi-two-dimensional Dirac fermions in ZrTe5},
author = {Xiang Yuan and Cheng Zhang and Yanwen Liu and Awadhesh Narayan and Chaoyu Song and Shoudong Shen and Xing Sui and Jie Xu and Haochi Yu and Zhenghua An and Jun Zhao and Stefano Sanvito and Hugen Yan and Faxian Xiu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1510.00907},
year = {2016}
}