多手征荷外爾半金屬物性研究.pdf

1、多手征荷外爾半金屬可以看作動量空間中相同手征性外爾點的聚合態(tài)，它受點群對稱性保護。其低能色散關系在對稱軸方向是線性的，而在剩下的兩個方向上是高冪次的。因為拓撲特性的改變、態(tài)密度的增加、各向異性的非線性色散關系和修改的自旋動量鎖定等特性，多手征荷外爾半金屬態(tài)會呈現(xiàn)出不同于其單手征荷對應的，獨特的光學和輸運性質。研究這些性質不僅有其本身的理論意義，還可以幫助到實驗中對多手征荷外爾半金屬態(tài)的探測。
　　本論文主要內容如下:
　　第

2、一章中，首先對拓撲材料的興起與發(fā)展做了一個簡要的梳理和回顧，然后系統(tǒng)分析了狄拉克半金屬和外爾半金屬的模型及對稱性，并通過對外爾點拓撲性質的討論切入到本論文的主要研究對象:多手征荷外爾半金屬。在本章的最后，針對外爾半金屬的材料預言和實驗方法做了簡要的概述。
　　第二章中，研究了雙手征荷外爾半金屬的磁光導特性。在存在磁場的情況下，磁光導率最顯著的特征是一系列諧振峰的出現(xiàn)，而諧振峰的相應頻率與磁場強度成線性關系。另外，由于各向異性色散關

3、系的影響，磁光導率是各向異性的，三個縱向分量中有兩個存在線性背景，剩下一個存在恒定背景。同時還分析了化學勢、溫度、雜質散射和空穴粒子對稱破缺等對磁光導率的影響。此外，該推導方法可以一般推廣到多手征荷情況，據(jù)此可定性的給出多手征荷外爾半金屬中磁光導率的一些重要性質。
　　第三章中，系統(tǒng)的研究了任意手征荷Q外爾半金屬中，兩磁性雜質之間的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida(RKKY)相互作用。發(fā)現(xiàn)RKKY相互作用

4、在Q≥2的情形是各向異性的，并且它對費米能和雜質間距的依賴由手征荷直接控制。在外爾點連線和垂直平面兩個方向上，相互作用的衰減分別為z-2/Q-1和ρ-3（內稟情形分別為z-4/Q-1和ρ-Q-4）。隨著手征荷的增加，RKKY相互作用變得愈發(fā)長程和各向異性，這使得有趣的磁序更容易形成，從而可能在自旋電子學中具有重要的應用。由于衰減指數(shù)嚴格依賴于手征荷的大小，該研究也可以作為實驗中判斷外爾半金屬手征荷數(shù)的一個重要佐證。
　　第四章中，