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合肥研究院在狄拉克半金属Cd3As2纳米片中观测到平面霍尔效应

2018-10-27来源:合肥房探网合肥研究院在狄拉克半金属Cd3As2纳米片中观测到平面霍尔效应

  近期,中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中央研究员田敞亮课题组在狄拉克半金属研究中取得新进展。研究人员在狄拉克半金属Cd3As2纳米片中观察到手性特别导致的平面霍尔效应(planar Hall effect),发现拓扑半金属存在手性特别的关键证据。相干研究结果公布在比来一期的美国物理学会期刊 Physical Review B上。
  手性特别(Chiral anomaly)是三维拓扑半金属的重要物理特性之一。在输运尝试上,研究职员往往把负的纵向磁阻效应视为手性特别存在的证据。可是比来的理论和实行指出,其他机制也可以诱导出负的纵向磁阻,比如,中性/离子杂质导致的轴非常、电流的不均匀分布及电导涨落等。另外,对于没有手性异常的拓扑绝缘体,在实行上也或许观测到负的纵向磁阻。因此,负的纵向磁阻不及视为手性特别存在确实切证据。比来的理论较量表明,非平平的贝里曲率和手性非常还能够导致另一个效应:平面霍尔效应,即迎面内磁场与电流不平行或许垂直时,霍尔旌旗不为零。因此,如果实行上同时察看到平面霍尔效应和负的纵向磁阻效应,则可以给出手性非常存在确实凿证据。

  课题组研究职员以三维拓扑半金属Cd3As2为研究对象,利用化学气相输运法发展出了高质量的纳米片,并利用微纳加工技术制备了纳米器件。过程在面内扭转磁场,发明在磁场平行于电流时,Cd3As2纳米片展现出大的负纵向磁阻效应。而在电磁场不平行梗概垂直的情况下,能够探测到与角度餍足cosqsinq关联的平面霍尔效应信号,与理论预言划一。进一步实行结果评释平面霍尔效应与负的纵向磁阻是随温度同步幻化的,意味着这两个效应或许具有相同的物理发源,即:手性非常。同时发现,平面霍尔效应的幅值在弱场下正比于磁场的平方,而在强场下(>8.6 T)与磁场呈线性关系。

  该研究事情给出了三维拓扑半金属中存在平面霍尔效应的直接证据,对进一步研究三维拓扑半金属中的手性异常具有重要意义。相关成效以Probing the chiral anomaly by planar Hall effect in Dirac semimetal Cd3As2 nanoplates 为问题颁布在Physical Review B [Phys. Rev. B 98,161110(R) (2018)]上。

  该事情得到国家重点研发打定、国度天然科学基金以及中科院百人策画等的支撑。其输运尝试数据在稳态强磁场尝试装配上完成。

  文章链接

 

  (a)纳米器件实验结构图;(b)差别温度下的平面霍尔效应; (c) 不同温度下的负纵向磁阻;(d)平面霍尔效应和纵向磁阻幅值随温度的幻化关联;(e)平面霍尔效应的幅值随磁场的变幻。


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