最近，中科院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室方忠、戴希、翁紅明、姚裕貴等研究員取得重要研究進展，從理論上預言Ag2Te是新型二元拓撲絕緣體材料，并對其磁阻效應進行了研究。

拓撲絕緣體是一種由自旋軌道耦合導致的新的量子物態(tài)：它的體內是絕緣性的，而邊界由于具有無能隙的邊界態(tài)是金屬性的，該金屬邊界態(tài)受到拓撲性質的保護。拓撲絕緣體的重要性在于它的邊界態(tài)的自旋與動量是緊密聯(lián)系的，一定的自旋取向就一定對應著特定的動量方向，不會雜亂無章，因而可以極大地減小電子散射，減小能耗。隨著拓撲絕緣體研究的深入，最近人們又提出了幾種候選材料，例如TlBiX2 (X=Te，Se)化合物，三元Heusler合金和黃銅礦，這些都涉及三種或更多種元素，而且可能還需要額外的形變來打開體系的能隙，這使得材料合成與物性研究都變得困難。另外，到目前為止，所有已知拓撲絕緣體表面的Dirac錐幾乎都是各向同性的，費米速度也幾乎是一個常數。因此，很有必要尋找到一種具有各向異性表面Dirac錐的拓撲絕緣體材料，它有助于人們進一步理解拓撲絕緣體的奇異性質。

合金中金屬成分含量檢測哪里檢測比較準確?

Ag2Te是銀硫族化合物之一，被稱為碲銀礦。高溫下高對稱性的α相在溫度降低到417 K時會發(fā)生相變，從而過渡到低對稱性的窄能隙半導體β相。有趣的是，在非磁的β相中人們觀察到不同尋常的巨大且非飽和線性磁阻（實驗測量磁場變化范圍10~55000 Oe，溫度4.5～300 K)。在一般有封閉費米面的金屬中，當外加磁場較弱時（低場），磁阻正比于磁場強度H的二次方；當外加磁場非常強時（高場），磁阻對磁場強度H的響應會趨于飽和。β-Ag2Te中的線性且不飽和的磁阻行為與以上的傳統(tǒng)金屬理論不同，這導致Abrikosov提出的量子磁阻理論：在只有能量的Landau能級被占據，且Landau能級的間隙比觀測溫度大時，會出現(xiàn)線性磁阻效應。滿足此量子極限條件時，磁阻隨磁場強度H線性變化。但一般金屬中的二次型能帶色散關系導致的Landau能級之間的能隙太小，不能解釋β-Ag2Te中線性磁阻效應的磁場與溫度的對應關系，而從無能隙的線性能譜出發(fā)可以給出合理的解釋。因而，他提出摻雜可能會導致無能隙線性能譜的產生，并認為樣品中載流子濃度是非均勻分布的。只有這樣，樣品中才會有部分區(qū)域具有極低的載流子濃度以滿足量子極限條件。然而遺憾的是，所有的以上可能解釋都是基于一種假設，也就是材料中要有線性色散，且載流子濃度足夠低。怎么確定7000系Al-Zn-Mg-Cu合金凝固過程中的共晶反應？

方忠研究組通過研究發(fā)現(xiàn)，β-Ag2Te中的線性能譜并非源于摻雜，而是因為具有形變反螢石結構的β-Ag2Te是一種新的二元拓撲絕緣體，它具有無能隙Dirac型表面態(tài)。基于這種拓撲性質，該研究組對無能隙線性能譜的產生提出了新的觀點所觀察到的異常磁阻主要源于表面或者界面的貢獻。由于實驗中顆粒材料樣品的表面或界面處受拓撲保護的表面態(tài)的存在，其低能激發(fā)具有線性色散性質，這種表面態(tài)比較容易滿足量子極限條件，對載流子濃度的要求沒有像體材料那樣要求苛刻。另外，與已知Bi2Te3和Bi2Se3拓撲絕緣體相比，它具有截然不同的高度各向異性的Dirac錐。此時通過旋轉晶軸，費米速度可變化一個數量級。并且β-Ag2Te表面態(tài)的自旋方向具有平面外分量，從而為操縱電子的自旋提供了更大的自由度。

相關論文發(fā)表在Phys. Rev. Lett. 106, 156808 (2011)。該項研究得到了、國家自然科學基金委、國家重點基礎研究發(fā)展計劃、重大科學研究計劃和國際科技合作計劃的支持。
來源：/20110617/n310532954.shtml