2020年10月6日

强磁场中手性碲中的可调谐外尔费米子

碲中的量子霍尔效应,由栅极电压调谐 碲中的量子霍尔效应,由栅极电压调谐

拓扑、螺旋、自旋和刺猬这些词通常不会出现在同一篇科学文章中,但随着在薄tellurine薄膜中发现Weyl费米子,它们实际上属于一起。本突出部分的工作描述了Qui等人如何利用碲和强磁场的独特性质来确定半导体中Weyl费米子的存在。这一发现打开了一扇通往拓扑材料有趣世界的新窗口。

他们使用的工具

这项研究是在45T混合磁铁直流现场设备

科学家们发现了什么?

合成了一种新型二维材料——碲,并用其制备了半导体器件。在强磁场作用下,首次在碲中观测到量子霍尔效应。从电阻率测量的量子霍尔振荡中测量到有限的Berry相位(等于π)(下图),表明在碲的导带边缘附近存在Weyl费米子,可能与其手性晶体结构有关(上图)。

为什么这很重要?

外尔费米子在高能物理学中已被寻找了近一个世纪。凝聚态物理学的最新发现表明,低能外尔费米子可以存在于拓扑非平凡的材料中。我们的发现提供了一种新的材料,允许科学家以可控的方式探索Weyl费米子的物理。

谁做的研究?

邱刚,牛畅,王义秀,司孟伟,张卓成,吴文卓,叶培德

普渡大学

他们为什么需要MagLab?

量子霍尔效应是电子被限制在二维空间中的一种不同寻常的行为,在碲中,只能在强磁场和亚开尔文温度下观察到。通过利用45特斯拉混合磁体-世界上最强的直流磁体-求解了碲的详细能谱,直接从电阻率揭示了其非平凡的拓扑性质。

科学家详情

资金

本研究由以下基金资助:G.S. Boebinger (NSF DMR-1644779);Peide D. Ye (NSF/AFOSR 2DARE项目,ARO, SRC, NSF CMMI)


如需更多信息,请联系蒂姆•墨菲

细节

  • 研究领域:半导体,拓扑物质
  • 研究计划:材料
  • 设施/计划:直流场
  • 年:2020
最后修改于2020年10月6日