在拓撲材料ZrTe5中觀察到的spin zero現象
通過研究三維狄拉克半金屬材料ZrTe5中量子振蕩隨磁場傾角的演化,發現在特定角度電阻的量子振蕩會突然消失,并伴隨出現振蕩相位的反轉。分析表明這是所謂的spin zero現象,這也是第一次在拓撲材料中觀察到該現象。更重要的是,這一現象帶來的振蕩相位反轉,表明廣泛使用的確定貝里相的實驗方法,在某些條件下會得出錯誤結論。 拓撲材料在強磁場下由于軌道作用和自旋塞曼劈裂,可能演化出不同的拓撲態,從而為研究這些態之間的轉化,即拓撲相變,提供了理想的平臺。Spin zero現象是由于朗道能級發生塞曼劈裂,兩套劈裂的朗道能級的量子振蕩相互疊加干涉引起的,因此可以提取出自旋相關的信息。ZrTe5中spin zero現象的出現,暗示當磁場沿a軸或c軸附近時,ZrTe5的狄拉克能帶磁場作用下變成線節點拓撲半金屬,而非外爾半金屬。所以,spin zero的出現,也可以用于幫助判定拓撲態的類別。圖表1:ZrTe5中量子振蕩的振幅和相位隨磁場角度的變化。
北京大學
2021-04-11