| 새로운 유형의 3중 축퇴 토폴로지컬 반금속 발견 | ||
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 최근 중국과학원 강자기장과학센터 톈밍량(田明亮) 연구팀은 40T(테슬라) 고자기장에서 층상구조 PtBi2의 양자수송 특성 측정 및 제1원리 에너지밴드 계산 등 연구를 통해 층상구조 PtBi2가 새로운 유형의 3중 축퇴 토폴로지컬 반금속임을 발견하였다. 해당 연구성과는 최근 "Nature Communications"에 온라인으로 게재되었다. 토폴로지컬 반금속 재료는 기이한 자기수송(magnetotransport) 성질을 보유하는데 키랄성 네거티브 자기저항, 거대 자기저항(giant magnetoresistance), 매우 높은 전하이동도(charge carrier mobility) 등 특성은 미래 저에너지 소비 전자공학 소자 응용에 중요한 가치가 있다. 이와 관련한 연구는 국제 응집물질물리학 관심분야이자 선도연구 방향이다. 기존 실험에서 발견된 디랙(Dirac) 반금속, 바일(Weyl) 반금속, 마디선(nodal-line) 반금속 등 3개 유형의 토폴로지컬 반금속은 모두 4중 또는 2중 축퇴 페르미온 준입자를 함유한다. 즉 동일 에너지 준위 상태에서 동시에 2가지 또는 4가지 반기수 스핀값을 가진다. 하지만 3중 축퇴 페르미온의 존재는 텅스텐—탄소형 재료 WC와 MoP에서만 확인되었다. 연구팀은 삼각격자 특징을 지닌 고품질 층상 PtBi2 단결정 샘플을 제조한 다음 안정상태 강자기장 실험장치의 수냉 자성체 및 혼합 자성체를 사용하여 자기수송 성질에 대한 상세한 특성화 연구를 수행하였다. 그리고 제1원리 방법으로 층상 PtBi2의 에너지밴드 구조를 연구한 결과 층상 구조 PtBi2는 새로운 유형의 3중 축퇴 토폴로지컬 반금속으로서 다음과 같은 두가지 특성을 보유하고 있다. 첫째, WC 및 MoP 재료에 비해 PtBi2의 3중 축퇴점은 페르미면(Fermi surface)에 더 가깝다. 이는 참신 페르미온 특성에 직접 대응된다. 둘째, 층상 PtBi2는 쉽게 벽개(cleavage)된다. 이는 소자 제조 면에서 지니는 천연적 비교우위로서 소규모 마이크로-나노 소자 제조 및 성능 제어에 중요한 응용 잠재력이 있다. 해당 연구는 전자 위상적 물질상태 인식, 새로운 물리현상 발견, 신형 전자소자 개발, 기본입자 성질 심층 이해 등을 추진하는데 중요한 의미가 있다. 정보출처 : http://scitech.people.com.cn/n1/2018/0822/c1057-30243588.html |
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