新奇物性材料的發(fā)現(xiàn)往往會(huì)為基礎(chǔ)研究的突破和電子器件的應(yīng)用帶來契機(jī),對(duì)推動(dòng)凝聚態(tài)物理學(xué)的發(fā)展有非常重要的作用。電輸運(yùn)以及熱輸運(yùn)測(cè)量技術(shù)是凝聚態(tài)研究材料性質(zhì)的最基本,也是最常用的方法。本篇博士論文采用電和熱輸運(yùn)技術(shù),結(jié)合其它輔助手段,研究了凝聚態(tài)物理領(lǐng)域前沿的兩種新奇材料的量子輸運(yùn)性質(zhì),分別為:半金屬磷化鈮（NbP）中受自旋螺旋性保護(hù)的外爾費(fèi)米子;新型熱電材料錫化硒（SnSe）的電子結(jié)構(gòu)和空穴摻雜的起源。狄拉克、外爾以及馬拉約那費(fèi)米子是狹義相對(duì)論框架下的三種基本費(fèi)米子。但迄今為止,除了狄拉克費(fèi)米子,高能物理實(shí)驗(yàn)上仍然沒有發(fā)現(xiàn)另外兩種費(fèi)米子。凝聚態(tài)物理為研究這種相對(duì)論性粒子提供了一條捷徑。理論和第一性原理計(jì)算預(yù)言,在一些特殊的固體材料里面,準(zhǔn)粒子的集體模式可以模擬這些費(fèi)米子的行為。我們通過量子輸運(yùn)、熱電勢(shì)和能斯特效應(yīng)研究發(fā)現(xiàn),在磷化鈮這種半金屬材料里面的確存在外爾費(fèi)米子。對(duì)于無質(zhì)量外爾費(fèi)米子,自旋螺旋性將自旋和動(dòng)量的方向鎖定,這種鎖定會(huì)顯著降低載流子的背散射幾率,所以NbP在低溫下的遷移率可以高達(dá)107cm2V-1S-1。我們發(fā)現(xiàn),這些外爾費(fèi)米子對(duì)磁性雜質(zhì)非常敏感。非磁性雜質(zhì)比如Zn和Cu的... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：129 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【圖文】：

圖１．２兩個(gè)距離相近的氫原子，電子從單個(gè)能級(jí)擴(kuò)展為兩個(gè)能級(jí)

圖１．３自發(fā)對(duì)稱破缺示意圖。系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)函數(shù)是對(duì)稱的，但是因?yàn)榱孔??擾動(dòng)，系統(tǒng)所處的狀態(tài)是對(duì)稱破缺的。??圖１．３勢(shì)場(chǎng)中心的粒子會(huì)因?yàn)榱孔訑_動(dòng)而最終滑落到周圍的低能量態(tài)上，而系統(tǒng)所處的??這個(gè)狀態(tài)是非對(duì)稱的。從動(dòng)力學(xué)的對(duì)稱態(tài)到基態(tài)所處的非對(duì)稱態(tài)的過程就稱之為自發(fā)??對(duì)稱破缺。Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ的鐵電轉(zhuǎn)變是一個(gè)典型的自發(fā)對(duì)稱破缺過程，鐵電從ｃｕｂｉｃ變成??ｔｅｔｒａｇｏｎａｌ，三個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性只保留ｚ－ａｘｉｓ的。自發(fā)對(duì)稱破缺可以解釋絕大多數(shù)有序??（Ｏｒｄｅｒ）物理現(xiàn)象，在這些體系中我們都可以用一個(gè)對(duì)稱序參量（Ｏｒｄｅｒ?ｐａｒａｍｅｔｅｒ）來描述??體系的演變。比如在鐵磁體中，序參量是磁化強(qiáng)度：在鐵磁轉(zhuǎn)變溫度以上，材料中磁矩??沿著各個(gè)方向隨機(jī)分布，整體上看是滿足空間（中心）對(duì)稱性的，序參量是零。當(dāng)溫度降??低到鐵磁轉(zhuǎn)變溫度以下的時(shí)候，如果施加外場(chǎng)，所有的磁矩會(huì)沿著磁場(chǎng)的方向排列，如??果不施加外場(chǎng)，所有的磁矩會(huì)沿著一個(gè)隨機(jī)的方向排列，對(duì)稱性降低，序參量不等于零??了。超導(dǎo)也可以用一個(gè)序參量來描述

可以用同一種結(jié)構(gòu)來表示，我們就稱它們之間是拓?fù)洳蛔兊�，可以用一個(gè)拓?fù)鋽?shù)Ｃ去描??述［｜４】。比如對(duì)一個(gè)甜甜圈、呼啦圈或者一個(gè)鑰匙扣來說，它們的拓?fù)鋽?shù)是一致的，可以??表示為（７?＝?１。同樣，圖１．４中的足球可以表示為Ｃ?＝?０，扳手可以表示為Ｃ?＝?２。通過任??何連續(xù)變化，這個(gè)拓?fù)鋽?shù)不會(huì)增加也不會(huì)降低，因而是拓?fù)洳蛔兊摹??ｊ?＃?＾??????ｊ??｜??ｉＱ；?＾??Ｑ?１卜，??ｒ?Ｊ??Ｖ、；?Ｊ?ｖ?Ｊ??圖１．４拓?fù)涓拍�。在�?nèi)部電子因?yàn)殡s質(zhì)和缺陷的存在發(fā)生局域化，無法參??與導(dǎo)電ｓ在邊界處因?yàn)榻缑嫔⑸涠a(chǎn)生的一維導(dǎo)電通道。??同祥的概念也可以延仲到物理上。一個(gè)物理系統(tǒng)時(shí)可以用拉格朗日量或者哈密頓量??描述的。如果哈密頓量經(jīng)過連續(xù)的變化，能夠保持某些性質(zhì)不發(fā)生變化，我們就稱這些??性質(zhì)為拓?fù)湫再|(zhì)。這個(gè)過程反映的是在變化的過程中，并不存在一個(gè)零能隙的激發(fā)態(tài)可??８??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Observation of Fermi Arcs in Non-Centrosymmetric Weyl Semi-Metal Candidate NbP[J]. 徐迪飛,杜永平,王震,李宇鵬,牛曉海,姚岐,Dudin Pavel,許祝安,萬賢綱,封東來.  Chinese Physics Letters. 2015 (10)



本文編號(hào)：3345290