關(guān)于“外爾半金屬TaAs的不飽和量子磁性”的研究
北京大學(xué)物理學(xué)院的賈爽研究員和中科院強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心的張警蕾研究員、南方科技大學(xué)的盧海舟教授等組成的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)外爾半金屬材料TaAs等在強(qiáng)磁場(chǎng)下的磁性質(zhì)進(jìn)行了深入研究。利用磁扭矩探測(cè)和平行磁化率探測(cè)技術(shù),他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)外爾電子在強(qiáng)磁場(chǎng)下進(jìn)入量子極限時(shí),其橫向和縱向磁化率都表現(xiàn)出強(qiáng)烈的不飽和性。這一強(qiáng)磁場(chǎng)下的不飽和磁性與非相對(duì)論型的拓?fù)淦接闺娮映尸F(xiàn)的飽和磁性截然相反,是相對(duì)論型的電子所獨(dú)具的指針性屬性。 由于各種拓?fù)潆娮硬牧系哪軒?duì)于包括自旋軌道耦合以及化學(xué)勢(shì)在內(nèi)的各種參數(shù)高度敏感,決定電子拓?fù)湫再|(zhì)的能量尺度可能小至毫電子伏特量級(jí),因此通常的譜學(xué)測(cè)量如角分辨光電子譜等往往無法分辨能帶的細(xì)節(jié)。而普通的電輸運(yùn)測(cè)量只能表征費(fèi)米面的貝里曲率,無法區(qū)分相對(duì)論型的電子能帶是否存在能隙。這項(xiàng)對(duì)于拓?fù)潆娮硬牧系拇判匝芯?,結(jié)合了理論計(jì)算與強(qiáng)磁場(chǎng)下的實(shí)驗(yàn)表征,提出了探測(cè)相對(duì)論型的電子的一種決定性指針。該工作已在《自然?通訊》上發(fā)表 Nature Communications 10, 1028 (2019).Magnetic responses of the non-relativistic and relativistic fermions a, b, c, d: The energy bands of non-relativistic (parabolic-band) fermions; g, i, h, j: The energy bands of -relativistic fermions; e, f: Calculated parallel magnetization (M||) and effective transverse magnetization (MT) of non-relativistic fermions are saturated in strong magnetic field. k, l: Non-saturated M of relativistic fermions. 此項(xiàng)工作的通訊作者為賈爽研究員,中科院強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心的張警蕾研究員和南方科技大學(xué)的盧海舟教授;第一作者為量子材料中心博士生張成龍和南方科技大學(xué)的王春明教授。同時(shí),這項(xiàng)研究受到國家自然科學(xué)基金(No. U1832214, No.11774007)國家重點(diǎn)研究計(jì)劃(2018YFA0305601)以及中科院先導(dǎo)研究計(jì)劃(XDB28000000)等的支持。
北京大學(xué)
2021-04-11