研究透视：外尔费米子-量子材料 | Nature

今日新材料 · 公众号 · · 2025-01-25 00:00

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演生费米子主导的量子材料Quantum materials，已经成为物理学的基石。在石墨烯中，狄拉克费米子构成了莫尔量子物质的基础，而磁性拓扑绝缘体中，狄拉克费米子促进了量子反常霍尔quantum anomalous Hall (QAH)效应的发现。相比之下，很少有材料的电磁响应是由外尔费米子主导的。几乎所有已知外尔Weyl材料都是金属材料，并且主要由不相关的常规电子控制。

近日，日本理化学研究所（RIKEN Center for Emergent Matter Science，CEMS) Ilya Belopolski, Ryota Watanabe，Yoshinori Tokura等，在Nature上发文，在理论上预测并在实验上观察到了范德瓦尔斯(Cr,Bi)2Te3结构中的半金属外尔Weyl铁磁体。

在输运过程中，研究发现，大于0.5记录体积反常霍尔角以及非金属导电性，这是一种完全不同于传统铁磁体的态。结合对称性分析，我数据表明，半金属费米面由两个外尔Weyl点组成，具有超过75%体布里渊区线性尺寸的巨大间隔，并且没有其他电子态。

利用最先进的晶体合成技术，广泛调整了电子结构，消除了外尔Weyl态，并可视化了独特的拓扑相图，展示了广泛的陈氏绝缘、外尔Weyl半金属和磁性半导体区域。

半金属外尔Weyl铁磁体的观测，为研究新的关联态和非线性现象，以及零磁场外尔Weyl自旋电子和光学器件提供了一条路径。