在拓扑材料ZrTe5中观察到的spin zero现象
通过研究三维狄拉克半金属材料ZrTe5中量子振荡随磁场倾角的演化,发现在特定角度电阻的量子振荡会突然消失,并伴随出现振荡相位的反转。分析表明这是所谓的spin zero现象,这也是第一次在拓扑材料中观察到该现象。更重要的是,这一现象带来的振荡相位反转,表明广泛使用的确定贝里相的实验方法,在某些条件下会得出错误结论。 拓扑材料在强磁场下由于轨道作用和自旋塞曼劈裂,可能演化出不同的拓扑态,从而为研究这些态之间的转化,即拓扑相变,提供了理想的平台。Spin zero现象是由于朗道能级发生塞曼劈裂,两套劈裂的朗道能级的量子振荡相互叠加干涉引起的,因此可以提取出自旋相关的信息。ZrTe5中spin zero现象的出现,暗示当磁场沿a轴或c轴附近时,ZrTe5的狄拉克能带磁场作用下变成线节点拓扑半金属,而非外尔半金属。所以,spin zero的出现,也可以用于帮助判定拓扑态的类别。图表1:ZrTe5中量子振荡的振幅和相位随磁场角度的变化。
北京大学
2021-04-11