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    物理系李玉科博士在拓撲半金屬領域取得重要成果

    來源 : 理學院     作者 : 物理系     時間 : 2019-12-12  訪問量 : 297

    近日,物理系李玉科副教授(通訊作者)、曹操教授和戴建輝教授(共同通訊)等與東南大學施智祥教授、華中科技大學朱增偉教授、羅永康教授(共同通訊)和中國科學院合肥物質科學研究院郗傳英博士、田明亮教授等人合作,以杭州師范大學為第一單位、王嘉璐碩士為第一作者在Nature子期刊 NPJ Quantum Materials 上發表重要學術研究論文: Angle-dependent magnetoresistance and its implications for Lifshitz transition in W2As3?!秐pj Quantum Materials》是自然出版集團與全球知名研究機構以開放獲取形式出版的一系列在線出版物“自然合作期刊”(Nature Partner Journal)之一,該期刊享有較高的學術聲譽,收錄科研領域內具有原創性和前沿性的高質量學術論文。

    Lifshitz相變是一種奇特的拓撲相變,不依賴于對稱性破缺,其費米面結構在相變后發生突變,使材料的電子態性質表現出奇異的行為。近來,研究發現溫度也可以驅動Lifshitz相變,但在實際材料中,溫度誘導的Lifshitz相變十分罕見,需滿足比較苛刻的條件:(1) 材料具備較小的費米能(100 meV量級內);(2)費米能附近的能帶結構具有較復雜的色散關系。

      拓撲半金屬通常具有很大的磁阻,遠大于以前的巨磁阻材料和龐磁阻材料。目前,其巨大磁阻的起源存在兩種觀點:(1)電子和空穴存在補償效應;(2) 受到拓撲保護效應。實驗上對兩種機制的研究是一直是難點,最直接的設想是,能否證明在拓撲半金屬中,當電子-空穴的補償效應消失時,材料的巨大磁阻也同時消失。

    至此,李玉科博士課題組依托我校量子物質重點實驗室平臺,成功合成出一種中心對稱的拓撲半金屬W2As3材料,通過研究樣品磁場中轉角磁阻隨溫度的變化關系,發現當溫度由40K降低到30K時,其形貌從一個橫向類似啞鈴形,轉變為縱向類似蓮花形的巨大變化,如圖1所示。角分辨磁阻如此顯著的變化表明該材料的費米面結構可能在30-40K溫區內發生了巨大的改變,這一觀點被我們熱電勢和能斯特效應的測量進一步證實。

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    圖1 角分辨磁阻隨溫度的變化

    該工作是李玉科博士、曹超教授和戴建輝教授近年來以杭師大第一單位在拓撲半金屬研究領域獲得的第二個具有創新性和前沿性的研究成果;早在2016年,課題組就已經首次報道了新型拓撲半金屬TaSb2的電阻平臺和負磁阻行為(詳細報道見鏈接[3])。

    本工作得到了國家自然科學基金(11874136,U1932155, U1732274)、以及武漢脈沖強磁場和合肥穩態強磁場中心的大力支持。同時感謝杭師大理學院各位領導、同事營造寬松、濃厚、和諧的科研氛圍;感謝量子物質重點實驗室各位同仁辛勤和無私的幫助。

    文章銜接

    [1] https://www.nature.com/articles/s41535-019-0197-5

    [2]http://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.94.121115

    [3] https://www.hznu.edu.cn/c/2016-09-27/843811.shtml


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