PDF《拓扑半金属材料的单晶生长研究进展》

拓扑半金属材料的单晶生长研究进展 伊长江 王乐 冯子力 杨萌 闫大禹 王翠香 石友国 Research progress of single crystal growth for topological semimetals Yi Chang-Jiang Wang Le Feng Zi-Li Yang Meng Yan Da-Yu Wang Cui-Xiang Shi You-Guo 引用信息 Citation: Acta Physica Sinica, 67,

128102 (2018) DOI: 10.

7498/aps.67.20180796 在线阅读View online: http://dx.doi.org/10.7498/aps.67.20180796 当期内容View table of contents: http://wulixb.iphy.ac.cn/CN/Y2018/V67/I12 您可能感兴趣的其他文章 Articles you may be interested in 层状二硫化钼研究进展 Recent progress of two-dimensional layered molybdenum disulfide 物理学报.2016, 65(1):

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148101 http://dx.doi.org/10.7498/aps.64.148101 基于元胞自动机方法的定向凝固枝晶竞争生长数值模拟 Simulation of dendritic competitive growth during directional solidification using modified cellular automa- ton method 物理学报.2014, 63(18):

188102 http://dx.doi.org/10.7498/aps.63.188102

5 at%Yb3+ : YNbO4 的提拉法晶体生长和光谱特性 Growth and spectral properties of

5 at%Yb:YNbO4 crystal 物理学报.2012, 61(22):

228103 http://dx.doi.org/10.7498/aps.61.228103 物理学报Acta Phys. Sin. Vol. 67, No.

12 (2018)

128102 拓扑半金属材料的单晶生长研究进展? 伊长江1)2) 王乐1)2) 冯子力1)2) 杨萌1)2) 闫大禹1)2) 王翠香1)2) 石友国1)2)? 1) (中国科学院物理研究所, 北京凝聚态物理国家研究中心, 北京 100190) 2) (中国科学院大学物理科学学院, 北京 100049) (

2018 年4月24 日收到;

2018 年5月8日收到修改稿 ) 拓扑半金属已经成为凝聚态物理研究的一个热点领域, 这类材料的单晶生长是研究其物理性质的基础. 目前, 对于拓扑材料的研究已经形成了以理论计算为指引, 对潜在的拓扑材料进行单晶制备, 并结合物性测量 对理论预言加以验证的科研合作方式. 在这种科研团队合作中, 单晶生长起衔接作用. 本文介绍了近年来拓 扑半金属材料单晶生长方法, 涵盖了拓扑 Dirac 半金属、 Weyl 半金属、 Node-Line 半金属以及其他打破常规分 类的拓扑绝缘体及拓扑半金属材料等, 并针对各个材料, 详细总结了其生长方法. 关键词: 拓扑半金属, 单晶生长, 助熔剂法, 气相传输法 PACS: 81.10.Ch, 81.10.Bk, 81.10.Dn, 81.10.Fq DOI: 10.7498/aps.67.20180796

1 引言一般地, 按照能带交叉点的简并情况, 可以将拓扑半金属材料分为拓扑Dirac 半金属、 Weyl 半金属和 Node-Line 半金属等 [1?3] . 目前, 已经有许多理论预测的拓扑半金属材料被成功地制备出来并得到验证. 比如, Dirac 半金属Na3Bi [4?6] , Cd3As2 [7?9] 等;

Weyl 半金属TaAs family [10?12] , Mo/WTe2 [13?17] 等;

Node- Line 半金属ZrSiS [18?20] , PbTaSe2 [21?23] , TiB2 family [24?26] 等. 此外, 近年来还出现了新型的 拓扑材料, 如含有 沙漏型 费米子的拓扑晶体绝缘 体材料 KHgSb [27?29] , 含有三重简并点的拓扑半金 属MoP, WC [30?33] 等. 对于拓扑半金属材料, 理论研究一直处于领先 的位置, 并且已经形成了由理论预测到材料单晶制 备再到角分辨光电子能谱仪 (ARPES) 验证以及电 磁输运性质测量佐证的研究模式. 由于 ARPES 实 验验证材料拓扑性的对象必须是单晶材料 (包括单 晶块材以及单晶薄膜), 因此, 在整个研究过程中, 材料的单晶生长是必不可少的一个环节. 另外, 拓 扑半金属材料也拥有奇特的电磁输运性质, 比如量 子自旋霍尔效应、 量子振荡以及由手性异常导致的 负磁阻现象等, 单晶材料在这些研究中同样也有着 不可替代的地位. 一般地, 制备单晶的方法主要有助熔剂法、 气 相传输法、 水热法、 提拉法以及高压合成等方法. 针 对材料所具备的化学性质, 需要采用不同的方法来 进行合成. 常用的方法主要有两种: 助熔剂法和化 学气相传输法. 本文首先介绍主要用到的两种单晶 生长方法的原理和过程, 然后再详细介绍几种拓扑 半金属单晶的生长方法.