拓扑半金属hosb的多重磁相变极大磁电阻及电子结构研究【字数：10338】
摘 要本文主要介绍了拓扑半金属HoSb的单晶生长、磁性、输运性质的分析，以及HoSb的电子结构研究。HoSb是一种具有反铁磁基态的半金属。本实验采用Sb作为助溶剂，成功的生长出了一系列HoSb单晶。用XRD、SEM观察单晶粉末的原子结构和外貌，确定是我们所需要的单晶。 HoSb在低温和高磁场下显示出极大的磁阻和SdH振荡。与其他稀土单尖晶石的报道不同，在HoSb中观察到ρ(B)和ρXY(B)曲线的扭结以及场依赖的电阻率平台，是由磁相变引起的。SdH振荡的快速傅立叶变换分析揭示了由非对称自旋-轨道相互作用引起的费米面的分裂。 从SdH振荡中提取的Berry相表明在存在磁场的情况下HoSb可能具有非平凡的电子结构。 霍尔测量表明，XMR源于电子空穴补偿和高迁移率。
目 录
第一章 绪论.....................................................1
1.1 引言.................................................................1
1.2 拓扑材料.............................................................1
1.2.1 拓扑绝缘体.......................................................1
1.2.2 拓扑半金属.......................................................2
1.3 本论文研究目的、意义和安排...........................................2
第二章制备与表征................................................3
2.1 引言.................................................................3
2.2 样品的制备....................................... *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
....................3
2.2.1 助溶剂法制单晶....................................................3
2.3 结构的表征...........................................................4
2.3.1 X射线衍射仪.......................................................4
2.3.2 扫描电子显微镜....................................................5
2.4 物理性质测试.........................................................7
2.4.1 综合物性测量系统.................................................7
2.4.2 磁性测量系统.....................................................7
第三章 HoSb的磁性研究..........................................9
3.1 引言.................................................................9
3.2 实验方法.............................................................9
3.3 物理性质分析.........................................................9
3.4 本章小结............................................................16
第四章总结与展望................................................17
参考文献........................................................18
致 谢..........................................................20 第一章 绪 论
1.1 引言
最近几年，拓扑物理学已经成为了凝聚态物理研究的热门。在2016年的时候，诺贝尔物理学奖授予了戴维索利斯、邓肯霍尔丹和迈克尔科斯特利茨这三位科学家，用来表彰他们发现了拓扑箱变和拓扑相。张首晟等人率先发现了自旋霍尔效应，并且引入拓扑相的概念来解释这个现象，催生出拓扑绝缘体这样的一种具备新型物态的材料体系[1]。紧接着，三维拓扑绝缘体的理论预言和实验验证的工作快速的展开了，并且在此同时，也出现了各种各样的新型拓扑材料，拓扑半金属，拓扑金属等。
1.2 拓扑材料
1.2.1拓扑绝缘体
拓扑绝缘体是比较特殊的一种量子态，有着比较特别的物理性质。然而自从发现了拓扑绝缘体材料以后，它就受到了材料物理以及半导体器件等一些领域的关注。拓扑绝缘体最直白的性质是它体验电子存在能隙，然而表面态没有能隙，并且这种没有能隙的表面态受到世界反演对称性的保护，表面形态、缺陷、杂质都不会对这样的表面态造成影响[2]。/
图 1.1 （a）三维狄拉克半金属，拓扑或普通绝缘体，非磁性和磁性Weyl半金属之间的关系。（b）Node Line半金属的电子能带关系
然而拓扑绝缘体的内部是有间隙的绝缘态，但表面却是电子有顺序运动的金属态。金属态是不会随着材料的形状尺寸改变而改变的，受时间反演对称保护能够稳定存在[3]。
目 录
第一章 绪论.....................................................1
1.1 引言.................................................................1
1.2 拓扑材料.............................................................1
1.2.1 拓扑绝缘体.......................................................1
1.2.2 拓扑半金属.......................................................2
1.3 本论文研究目的、意义和安排...........................................2
第二章制备与表征................................................3
2.1 引言.................................................................3
2.2 样品的制备....................................... *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
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2.2.1 助溶剂法制单晶....................................................3
2.3 结构的表征...........................................................4
2.3.1 X射线衍射仪.......................................................4
2.3.2 扫描电子显微镜....................................................5
2.4 物理性质测试.........................................................7
2.4.1 综合物性测量系统.................................................7
2.4.2 磁性测量系统.....................................................7
第三章 HoSb的磁性研究..........................................9
3.1 引言.................................................................9
3.2 实验方法.............................................................9
3.3 物理性质分析.........................................................9
3.4 本章小结............................................................16
第四章总结与展望................................................17
参考文献........................................................18
致 谢..........................................................20 第一章 绪 论
1.1 引言
最近几年，拓扑物理学已经成为了凝聚态物理研究的热门。在2016年的时候，诺贝尔物理学奖授予了戴维索利斯、邓肯霍尔丹和迈克尔科斯特利茨这三位科学家，用来表彰他们发现了拓扑箱变和拓扑相。张首晟等人率先发现了自旋霍尔效应，并且引入拓扑相的概念来解释这个现象，催生出拓扑绝缘体这样的一种具备新型物态的材料体系[1]。紧接着，三维拓扑绝缘体的理论预言和实验验证的工作快速的展开了，并且在此同时，也出现了各种各样的新型拓扑材料，拓扑半金属，拓扑金属等。
1.2 拓扑材料
1.2.1拓扑绝缘体
拓扑绝缘体是比较特殊的一种量子态，有着比较特别的物理性质。然而自从发现了拓扑绝缘体材料以后，它就受到了材料物理以及半导体器件等一些领域的关注。拓扑绝缘体最直白的性质是它体验电子存在能隙，然而表面态没有能隙，并且这种没有能隙的表面态受到世界反演对称性的保护，表面形态、缺陷、杂质都不会对这样的表面态造成影响[2]。/
图 1.1 （a）三维狄拉克半金属，拓扑或普通绝缘体，非磁性和磁性Weyl半金属之间的关系。（b）Node Line半金属的电子能带关系
然而拓扑绝缘体的内部是有间隙的绝缘态，但表面却是电子有顺序运动的金属态。金属态是不会随着材料的形状尺寸改变而改变的，受时间反演对称保护能够稳定存在[3]。
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