強磁場下拓撲超導材料電子態研究取得進展

　　強磁場中心張昌錦課題組利用穩態強磁場實驗裝置的五號水冷磁體，在30特斯拉磁場強度和0.36K極低溫條件下進行了精密的數據測量，對近期發現的潛在的拓撲超導材料PdTe2的電子結構進行了研究，得到了完美的強磁場振蕩信號。該工作從磁性和電性兩個方面給出了該體系中占主導地位的單帶電子結構，這一結果對后期關于拓撲超導材料的電子態結構研究具有重要意義。研究成果以“De Hass-van Alphen and magnetoresistance reveal predominantly single-band transport behavior in PdTe2”為題，發表在8月12日出版的Scientific Reports上 [Sci. Rep. 6, 31554 (2016)]。

　　拓撲超導材料由于其在基礎物理研究和產業應用中的巨大前景而成為當前凝聚態物理和材料物理研究領域的熱點課題。在過去的幾年里，在摻雜的拓撲絕緣體中發現了CuxBi2Se3，SrxBi2Se3等潛在的拓撲超導材料，引起了人們廣泛的關注。但是，目前對拓撲超導材料的電子態還沒有比較完整的認識。

　　前期的理論計算和角分辨光電子能譜實驗結果均表明PdTe2材料具有復雜的多帶電子結構，這極大地限制了對該體系的進一步研究。張昌錦課題組通過強磁場下的磁性測量觀測到非常清晰和周期性的de Hass-van Alphen振蕩信號，對該振蕩信號進行傅里葉變換分析，發現該體系中存在一個占主導地位的振蕩峰，相比于這個振蕩峰，其它振蕩峰（代表不同能帶）的幅度至少都低一個數量級以上。這就說明該體系的電子結構完全可以簡化為單帶結構。該課題組還利用強磁場下的電阻率測試，從磁阻行為上也得到了單帶行為的證據。

　　該工作得到了科技部、國家自然科學基金委及合肥大科學中心項目資助。

　　文章鏈接：http://www.nature.com/articles/srep31554。

　　(a) 在0.36 K極低溫和強磁場下，PdTe2樣品呈現出良好的de Hass-van Alphen振蕩信號；（b）該振蕩信號表現出隨磁場強度的倒數的周期性振蕩信為，插圖中的傅里葉變化譜表明體系具有單帶電子行為。