复旦物理学系修发贤课题组实验发现狄拉克半金属的自旋密度波态

2020-02-01 投稿人 : www.haghyc.com 围观 : 1052 次

最近,通过研究狄拉克半金属ZrTe5在强磁场中的输运性质,复旦大学物理系秀法仙研究小组首次观察到一种新的磁场诱导自旋密度波态。这一发现为狄拉克半金属的研究提供了一个新的角度和思路。相关研究论文“泽曼?分裂?然后呢。动态地?弥撒。一代人?进去。狄拉克。半金属?ZrTe5”发表在国际权威期刊《自然通讯》(自然?通信)(DOI .1038/NCOMMS )。复旦大学物理系的刘燕文和袁祥是论文的第一和第二作者。秀法显教授是通讯作者。

狄拉克半金属近年来受到广泛关注。狄拉克半金属(Dirac semi-metal)具有类似石墨烯的能带结构,这为研究者进行基础物理研究提供了一个很好的平台。同时,狄拉克半金属表现出高磁阻、高迁移率等优异的电学性能,具有广阔的应用前景。最近,大量的理论研究指出,多体相互作用可以诱导狄拉克半金属的特殊相变,同时使原本无质量的狄拉克电子产生质量,这在以前的实验报告中没有得到证实。

在这项工作中,秀法显的研究小组利用脉冲强磁场研究了狄拉克半金属ZrTe5的输运性质。发现ZrTe5具有良好的准二维特性,并表现出体的量子霍尔效应。同时发现ZrTe5在小磁场中可以观察到塞曼自旋分裂现象,满足材料的量子极限条件,使得多体相互作用的效应随着磁场的增加而逐渐凸显。在60T超强磁场条件下,观察到样品电阻值异常突变,表明磁场诱发相变发生。这种相变是由于系统进入量子极限后多体相互作用增强引起的自旋密度波相变。这一发现表明狄拉克半金属是研究拓扑态相关效应的理想平台,为进一步研究狄拉克电子性质提供了新的线索。

国家脉冲强磁场科学中心为强磁场提供实验条件,华东师范大学吴星教授,澳大利亚昆士兰大学邹瑾教授提供透射电镜表征,清华大学王中教授,爱尔兰都柏林三一学院斯特凡诺?桑维托教授提供了理论支持。这项工作得到复旦大学物理系、应用表面物理国家重点实验室、国家青年千人计划和杰出青年基金的支持。