王 胜,郑 鑫,陈浩泽,吴 林,成 立,张 莉

(中国计量大学 理学院,浙江 杭州 310018)

当前,能耗问题、量子隧穿与量子涨落效应等问题,从根本上阻碍了半导体电子器件的进一步微型化和集成化,成为现代信息和电子技术发展的瓶颈。探索和开发高效低能、突破量子尺寸效应的新一代量子材料迫在眉睫。拓扑材料由于具有独特的对环境细节(如缺陷、杂质甚至外界场、热、力等)不敏感特性,有望实现能量和信息的无损耗传播,产生基于新概念的电子和自旋器件、磁电和热电材料及器件、拓扑量子计算器件等,引起极大关注。2011年,南京大学的万贤纲与加利福尼亚大学的Savrasov、Vishwanath等人合作[1],通过理论计算首次提出在烧绿石结构的铱氧化物Re2Ir2O7(Re=稀土元素)中,可能实现外尔半金属态,并指出其特有的表面态——费米弧,开辟了拓扑半金属这一新研究领域。可见和普通金属相比,拓扑半金属的重要特征就是体能带在费米面附近有交点,且交点处的态密度为零。按照交点在动量空间的分布形态和简并度,拓扑半金属又可分为狄拉克半金属、外尔半金属和节线半金属等,如图1。

图1 拓扑半金属的分类[2]Figure 1 Classification of topological semimetals[2]

其中外尔半金属MoTe2凭借其丰富的物理性质(拓扑性,超导性)和优异的光电性能在过去十多年内引起了人们极大的研究兴趣[3-9],是拓扑超导体的有力候选材料。从晶体结构上看,MoTe2具有三种结构,分别为2H(六方),T’(单斜)和Td(正交)。在温度低于250 K时,1T’-MoTe2会转变为正交晶系的Td相,这个结构相变不改变面内的结构,而仅仅使层间的堆叠角由93.9°转为90°。……