拓撲半金屬材料Sr(Mn,Zn)Sb2和ZrSiSe的物性研究.pdf

1、本論文主要以兩種層狀拓撲半金屬為研究對象，研究其中的拓撲能帶結構及其對材料物理性質的影響。首先以一種磁性拓撲半金屬材料SrMnSb2與另外一種可能的狄拉克材料SrZnSb2為母體，合成和表征了SrMn1-xZnxSb2系列單晶。在磁性測量中，我們發(fā)現(xiàn)隨著Zn含量的增加，材料的磁性由一開始的鐵磁與反鐵磁共存逐漸變?yōu)樽孕ＡB(tài)，最后表現(xiàn)為順磁態(tài)。在輸運測量的結果中，發(fā)現(xiàn)除了SrZnSb2，其余組分的樣品中單晶均觀察到量子振蕩現(xiàn)象。通過分析量

2、子振蕩，我們研究了其能帶結構隨著摻雜的系統(tǒng)性變化，確定了在SrMnSb2母體中存在的看似單頻的峰實際上是由多個混合的相近頻率的能帶構成的混合能帶。進一步分析快速傅里葉變換的數(shù)據(jù)與最大熵處理的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)隨著Zn的摻雜，有新的能帶出現(xiàn)，這一新能帶的出現(xiàn)意味著發(fā)生了一種電子相轉變即Lifshitz相變。同時，通過角分辨光電子能譜（角分辨光電子能譜）的測量和理論計算相結合的分析，證實了在該系列材料中確實存在摻雜導致的Lifshitz相變。其次，

3、我們對另一種層狀的拓撲半金屬ZrSiSe進行了研究。通過角度依賴的磁阻分析其費米面的特性。結合理論計算和量子振蕩的結果，描繪出了ZrSiX(X=S，Se，Te)系列材料費米面的演化過程。
　　本論文共分為以下幾章:
　　第一章緒論，介紹拓撲電子態(tài)的研究的發(fā)展歷程。詳細地闡述拓撲半金屬的概念的提出;狄拉克半金屬、外爾半金屬和節(jié)線半金屬的聯(lián)系和區(qū)別。隨后簡單介紹了量子振蕩的分析方法和能得到與能帶結構相關的數(shù)據(jù)的處理。將快速傅立葉

4、分析方法與最大熵處理的方法進行了相互比較。
　　第二章是關于在磁性拓撲半金屬材料SrMnSb2單晶中用Zn在Mn位互相摻雜，最后得到另外一種也可能為狄拉克材料的SrZnSb2。首先，我們對他們進行了X射線衍射(XRD)測量，并確定了其晶體朝向和晶胞參數(shù)的大小。接著，我們又利用X射線能量色散譜對其元素成分進行了分析，確定其元素成分。最后，我們測量了材料的磁性，發(fā)現(xiàn)并研究了其中磁性的演化。并且利用量子振蕩的變化、角分辨光電子能譜的結果

5、和理論計算，簡單的分析其費米面附近能帶結構的變化，并且詳細的討論了在SrMnSb2母體的多個頻率相近的費米極值的存在。
　　第三章，通過轉角的磁阻研究了ZrSiSe單晶的費米面。我們的結果表明ZrSiSe同時擁有準二維和三維的費米面。與ZrSiS相互比較，隨著自旋軌道耦合的增強，ZrSiSe低頻的量子振蕩表現(xiàn)為準二維的特性。與ZrSiTe的比較中，我們認為ZrSiTe中低頻的量子振蕩的消失和其二維費米面的出現(xiàn)是由電荷轉移造成的。<