非中心对称狄拉克半金属 BaMnSb$_2$ 中的自旋-谷锁定、体量子霍尔效应与手性表面态
材料科学
2021-07-16 v3 介观与纳米尺度物理
摘要
MoS 及其他 VI 族二硫化物单层层状结构能带中的自旋-谷锁定因其在谷电子学和光电子学应用中的潜力而备受关注。这种奇异电子态在块体材料中极少被观测到。在此，我们报道了块体狄拉克半金属 BaMnSb 中的自旋-谷锁定。我们发现该材料中价带和导带的谷与自旋固有耦合。这通过第一性原理计算、紧束缚与有效模型分析、角分辨光电子能谱和量子输运测量的综合研究得以揭示。此外，该材料还表现出层叠量子霍尔效应。从量子化霍尔电阻平台高度提取的自旋-谷简并度接近于 2。该结果连同观测到的朗道能级自旋分裂，进一步确认了自旋-谷锁定图像。在极端量子极限下，我们还在侧表面观测到二维手性金属，其代表了一种新颖的拓扑量子液体。这些发现确立了 BaMnSb 作为探索块体单晶中耦合自旋与谷物理以及获取三维相互作用拓扑态的稀有平台。
引用
@article{arxiv.1907.06318,
title = {Spin-valley locking, bulk quantum Hall effect and chiral surface state in a noncentrosymmetric Dirac semimetal BaMnSb$_2$},
author = {J. Y. Liu and J. Yu and J. L. Ning and H. M. Yi and L. Miao and L. J. Min and Y. F. Zhao and W. Ning and K. A. Lopez and Y. L. Zhu and T. Pillsbury and Y. B. Zhang and Y. Wang and J. Hu and H. B. Cao and F. Balakirev and F. Weickert and M. Jaime and Y. Lai and Kun Yang and J. W. Sun and N. Alem and V. Gopalan and C. Z. Chang and N. Samarth and C. X. Liu and R. D. Mcdonald and Z. Q. Mao},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.06318},
year = {2021}
}
备注
Updated acknowledgement