www.55402.com《Phyiscal Review Letters》发表张海军教授课题组Weyl半金属方面的最新研究成果

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是或不是存在某种真实的素材体系,在无需外部应力的规格下,直接完毕这种独具特殊的优越条件Weyl半金属态呢?该项钻探职业发现一类黄铜矿布局化合物ABC2(如CuTlSe2, AgTlTe2, AuTlTe2, and ZnPbAs2)可以自然地展现‘理想Weyl半金属态’,不需要外加的应力作用【Ruan et al. Phys. Rev. Lett. 116,226801。如果把闪锌矿HgTe取两倍的超包Hg2Te2,那么Hg2Te2成为黄铜矿晶格结构化合物(A=B=Hg, C=Te),故而闪锌矿晶格结构可以看做是一种特殊的黄铜矿晶格结构,见图1。对于一般的黄铜矿化合物,A原子与B原子是不同原子,故而A和B原子围绕C原子形成的四面体不再是正四面体,而会发生畸变。这种结构畸变效应自发地产生一种有效于闪锌矿结构HgTe中的外部轴向压力或者张力。基于第一性原理计算,该项研究发现CuTlSe2, AgTlTe2, AuTlTe2, and ZnPbAs2中自发产生一种有效轴向张力,故而自然实现理想Weyl半金属态。

Jiawei Ruan, Shao-Kai Jian, Dongqin Zhang, Hong Yao, Haijun Zhang,
Shou-Cheng Zhang and Dingyu Xing

1927年,德意志联邦共和国物理化学家H.
Weyl预感了一类具备固定手性的零品质的新粒子——Weyl费米子。但是,
80多年来,大家平素未曾经在切切实实世界中窥见Weyl费米子存在的踪影。直到二零一一年,南大的万贤纲教师及其合伙人发现在凝聚态中低能激发的能量-动量色散关系得以标准地满意Weyl方程。这种低能激发准粒子正是大家搜索多年的一类Weyl费米子。该理论发掘是国际上凝聚态物理钻探领域的重大突破,Weyl半金属具备手性异常等新奇物理属性,对低能源消功耗子零零部件、量子计算等战线科学和技术领域具备重大的钻研价值。

Symmetry-protected ideal Weyl semimetal in HgTe-class materials

连锁作品链接:

Nature Communications 7,11136

研讨职业首要得到了国家青少年千人安排的接济。

基于第一性原理计算和有效模型剖析,课题组中期对HgTe连串卓绝化合物,包罗HgTe、HgSe和局地half-Heusler化合物,进行了尖锐钻探,开采外加轴向压力能够张开四个体能隙,完毕拓扑绝缘身形;但是,轴向李光并不可能张开体能隙,而是获得一类新型的对称性爱护的平稳Weyl半金属态。该Weyl半金属态具备多重优点。首先,其低能电子态起点于Te的p轨道,能够由职业的Luttinger铜川顿来描述,为进一层的理论工作提供了三个精练美貌的管事理论模型。其他,种类中Weyl点受对称性供给,被限制在kx=0或ky=0平面内,并且Weyl点之间由对称性关系彼此联系,本质为一套Weyl点。特别重要的是,所有Weyl点精确坐落在费米能级,没有与平庸体电子态混合。故而,课题组称这类电子态为‘理想Weyl半金属态’【Ruan et al. Nature Communications 7, 11136。

该项职业越是助长了该切磋团体早先时代的优越Weyl半金属钻探职业,为大家切磋Weyl费米子的奇怪本征物理特性及别的衍生天性提供了一类能够平台。

Jiawei Ruan, Shao-Kai Jian, Hong Yao, Haijun Zhang, Shou-Cheng Zhang and
Dingyu Xing

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Phys. Rev. Lett. 116, 226801

大意大学、固体微构造物理国家关键实验室、马那瓜微构造科学与技巧同盟立异核心的杨东军助教课题组与清华高档切磋院姚宏商量员课题组紧凑同盟,在Weyl半金属研讨方面总是收获突破性进展,最新商讨成果以《Ideal
Weyl Semimetals in the Chalcopyrites CuTlSe2, AgTlTe2, AuTlTe2, and
ZnPbAs2》为题,于二〇一六年0八月3日在线刊登Phys. Rev. Lett. 116,
226801。南大物理大学博士生阮佳伟和交大东军大学高档切磋院硕士生简少恺为随想的二只第一笔者,吴彤军教师和姚宏研商员为同步通信小编。南大邢定钰院士和澳大利亚国立大学张首晟教师教导了本项专业。


1:a和b是黄铜矿晶格构造暗暗提示图。a中的δu表示C原子偏离A和B原子构成的四面体的着力。b中标注了晶格布局的二度旋转对称性和镜面临称性。c为动量空间的四对Weyl费米子布满暗示图。d为带有八个Weyl点的+kz平面包车型地铁Berry曲率。e和f为表面包车型客车Fermi面和外界态色散。

眼下,实验上确认的Weyl半金属唯有TaAs体系质感。纵然那类材质在试验上展现了Weyl半金属的三种生死攸关特征,如负磁阻效应、费米弧、高迁移率等,但他俩都还不是‘理想Weyl半金属’体系。从理论模型上来讲,该类材料的平庸电子态起点于复杂的d轨道,未有三个大致的弱智有效模型。从实验方面来讲,种类中的Weyl点与经营不善的体态混合在联合签名,引致实验上无法纯粹探测到Weyl半金属的本征天性。

Ideal Weyl Semimetals in the Chalcopyrites CuTlSe2, AgTlTe2, AuTlTe2,
and ZnPbAs2

(物理高校 科学技艺处)

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