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黄铁矿型PtBi2单晶量子振荡的研究进展

发布日期:2018-09-11    作者:     来源:     点击:

近年来,拓扑材料以其独特的能带结构和新奇的输运性质引起了研究人员的广泛关注。黄铁矿型的PtBi2是理论计算预言的三维狄拉克半金属,近来研究人员发现其单晶在低温下磁阻可达到1.12×107%,远远高于绝大多数目前已知的材料的磁阻水平,但至今还没有人研究过其费米面的基本信息。

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最近,皇家赌场朱增伟教授团队对PtBi2单晶进行了输运性质的研究。团队成员赵凌霄博士使用flux方法生长了PtBi2的单晶,利用中心的脉冲强磁场设施进行80T超强磁场测量,发现该单晶的磁阻在达到1.5×107%时仍未出现饱和现象(图1)。该团队通过分析磁场下高质量的角度依赖Shubnikov–de Haas (SdH)振荡(图2 a, b),绘制了PtBi2费米面(图2 e),得到了其费米面在k空间中的分布、形状和大小等信息。研究结果表明,PtBi2中存在四套费米面,与早期的理论计算结果有所不同。研究还发现,通过计算PtBi2中所有费米面的载流子浓度,PtBi2中的极大磁电阻现象与电子-空穴补偿机制有关,且这种补偿机制也得到了简单的两带模型支持。

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该研究成果以“Fermi surface and carrier compensation of pyrite-type PtBi2revealed by quantum oscillations”为题发表在Phys. Rev. B 98, 085137 (2018)。朱增伟教授为论文通讯作者,赵凌霄博士为第一作者,高国营教授、左华坤工程师、研究生许良才、吴旭明等参与了论文相关工作。该研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划以及中国博士后基金的支持,皇家赌场工程团队为80T超强磁场下磁阻测量提供了技术支持。


论文链接:https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.98.085137