ZrTe5中体带反转与三维有质量狄拉克费米子的光谱证据
介观与纳米尺度物理
2017-02-14 v1 材料科学
摘要
三维拓扑绝缘体(3D TIs)代表了量子物质的新奇态，其中表面态受时间反演对称性保护，且体导带与价带之间发生反转。然而，与3D TIs拓扑非平庸性质紧密相关的体带反转很少被实验研究。此外，具有近乎线性能带色散的三维有质量狄拉克费米子在TIs中也很少被观察到。最近，一种范德瓦耳斯晶体ZrTe5被理论预言为TI。在此，我们报道了在高达35 T磁场()下对高迁移率(~33,000 cm/(Vs))多层ZrTe5薄片进行的红外透射研究。我们观测到零磁场光学吸收与光子能量之间的线性关系、约10 meV的带隙以及低磁场下朗道能级(LL)跃迁能量的依赖关系，这证明了该系统存在具有近乎线性能带色散的三维有质量狄拉克费米子。更重要的是，在高于17 T的磁场下带内LL跃迁的重新出现揭示了两个第零LL之间的能量交叉，这反映了体导带与价带之间的反转。我们的结果不仅为ZrTe5中的TI态提供了光谱证据，而且为范德瓦耳斯材料中狄拉克费米子的基础研究开辟了新途径。
引用
@article{arxiv.1701.07726,
title = {Spectroscopic evidence for bulk-band inversion and three-dimensional massive Dirac fermions in ZrTe5},
author = {Zhi-Guo Chen and R. Y. Chen and R. D. Zhong and John Schneeloch and C. Zhang and Y. Huang and Fanming Qu and Rui Yu and Q. Li and G. D. Gu and N. L. Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1701.07726},
year = {2017}
}
备注
magneto-infrared study, Landau level spectroscopy, published online in PNAS (2017)