南京大學(xué)繆峰教授課題組在WTe2的研究中取得了巨大的進(jìn)步,WTe2是一種層狀結(jié)構(gòu)的過渡金屬硫族化合物,最近因?yàn)閷?shí)驗(yàn)上觀察到的巨大不飽和磁阻已經(jīng)受到了廣泛的關(guān)注。其面內(nèi)兩個(gè)晶向相互垂直(a, b軸),由于a 軸方向鎢鏈的形成,導(dǎo)致很強(qiáng)的面內(nèi)各向異性。該課題組利用WTe2層狀可剝離的特點(diǎn)得到不同層數(shù)的樣品,采用可校準(zhǔn)掩模蒸鍍技術(shù)制作出高質(zhì)量的WTe2薄膜器件,并發(fā)現(xiàn)研究WTe2手征輸運(yùn)特性的樣品理想厚度為7-15nm。研究人員在電流平行于b軸的樣品中,觀測(cè)到了顯著的縱向負(fù)磁阻效應(yīng)(磁場(chǎng)與電流方向平行)。該效應(yīng)對(duì)磁場(chǎng)與電流之間的夾角變化非常敏感,在完全平行(夾角為零)時(shí)效應(yīng)最為明顯,而很小的角度就可以有效抑制該效應(yīng),分析表明該縱向負(fù)磁阻效應(yīng)是由手征反常導(dǎo)致。同時(shí),該課題組利用同樣的制作工藝制備出電流平行于a軸(鎢鏈)的樣品,發(fā)現(xiàn)手征反常特性消失,從而有力驗(yàn)證了WTe2作為第二類外爾半金屬的特征。
在拓?fù)潆娮訉W(xué)的研究中,如何有效調(diào)控拓?fù)漭斶\(yùn)特性是實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的關(guān)鍵。在觀測(cè)到手征反常效應(yīng)的基礎(chǔ)上,該課題組利用薄膜器件可柵壓調(diào)控的優(yōu)勢(shì),首次實(shí)現(xiàn)了外爾半金屬費(fèi)米能在外爾點(diǎn)附近的原位調(diào)節(jié),在WTe2器件中實(shí)現(xiàn)了手征輸運(yùn)特性的場(chǎng)效應(yīng)調(diào)控。該工作不僅在凝聚態(tài)物理中為原位研究第二類外爾費(fèi)米子提供了可通用的實(shí)驗(yàn)手段,并且對(duì)拓?fù)浼笆终麟娮訉W(xué)的應(yīng)用研究有著重要的意義。特此感謝巨納集團(tuán)王陽暉,提供了性能優(yōu)異的WTe2材料。使得對(duì)材料的研究,取得了重大的進(jìn)步。