WikiDer > Конус Дирака

Dirac cone
Электронная зонная структура монослоя графен. Осмотрите ближе конусы Дирака. Шесть конусов соответствуют шести вершинам гексагональной первой зоны Бриллюэна.

Конусы Дирака, названный в честь Поль Дирак, это особенности, которые встречаются в некоторых электронные зонные структуры которые описывают необычные свойства переноса электронов таких материалов, как графен и топологические изоляторы.[1][2][3] В этих материалах при энергиях около Уровень Ферми, то валентная зона и зона проводимости принять форму верхней и нижней половин коническая поверхность, встреча в том, что называется Точки Дирака. В квантовая механика, Конусы Дирака являются своего рода избежать перехода[4] где энергии валентной зоны и зоны проводимости нигде не равны в двумерном пространстве. k-Космос кроме нульмерных точек Дирака. Благодаря конусам электрическую проводимость можно описать движением носители заряда которые безмассовые фермионы, ситуация, с которой теоретически справляется релятивистский Уравнение Дирака.[5] Безмассовые фермионы приводят к различным квантовые эффекты Холла, магнитоэлектрические эффекты в топологических материалах и сверхвысокие мобильность оператора.[6][7] Конусы Дирака наблюдались в 2008-2009 гг. фотоэмиссионная спектроскопия с угловым разрешением (ARPES) на соединение интеркаляции графита KC8.[8] и на нескольких сплавах на основе висмута.[9][10][7]

Как трехмерный объект, конусы Дирака являются особенностью двумерные материалы или поверхностные состояния, основанные на линейном соотношение дисперсии между энергией и двумя компонентами импульс кристалла kИкс и ky. Однако эту концепцию можно расширить до трех измерений, где Полуметаллы Дирака определяются линейным дисперсионным соотношением между энергией и kИкс, ky, а kz. В k-пространстве это отображается как гиперконус, которые имеют дважды вырожденные полосы, которые также пересекаются в точках Дирака.[7] Полуметаллы Дирака содержат симметрию как обращения времени, так и пространственного обращения; когда одна из них нарушается, точки Дирака разделяются на две составляющие Точки Вейля, и материал становится полуметаллом Вейля.[11][12][13][14][15][16][17][18][19][20][21] В 2014 году прямое наблюдение ленточной структуры полуметалла Дирака с помощью ARPES было проведено на полуметалле Дирака. арсенид кадмия.[22][23][24]

Смотрите также

дальнейшее чтение

  • Wehling, T.O; Блэк-Шаффер, A.M; Балацкий, А.В. (2014). «Дираковские материалы». Успехи в физике. 63 (1): 1. arXiv:1405.5774. Дои:10.1080/00018732.2014.927109. S2CID 118557449.
  • Джонстон, Хэмиш (23 июля 2015 г.). "Фермионы Вейля наконец-то заметили". Мир физики. Получено 22 ноября 2018.
  • Сьюдад, Давид (20 августа 2015 г.). «Безмассовый, но реальный». Материалы Природы. 14 (9): 863. Дои:10.1038 / nmat4411. ISSN 1476-1122. PMID 26288972.
  • Вишванатх, Ашвин (8 сентября 2015 г.). "Где твари Вейля". APS Physics. Получено 22 ноября 2018.
  • Цзя, Шуанг; Сюй, Су-Ян; Хасан, М. Захид (25 октября 2016 г.). «Полуметаллы Вейля, дуги Ферми и киральная аномалия». Материалы Природы. 15 (11): 1140–1144. arXiv:1612.00416. Дои:10.1038 / nmat4787. PMID 27777402. S2CID 1115349.
  • Hasan, M. Z .; Xu, S.-Y .; Неупане, М. (2015). «4: Топологические изоляторы, топологические полуметаллы Дирака, топологические кристаллические изоляторы и топологические изоляторы Кондо». У Фрэнка Ортманна; Стефан Рош; Серхио О. Валенсуэла (ред.). Топологические изоляторы: основы и перспективы. Вайли. С. 55–100. arXiv:1406.1040. Bibcode:2014arXiv1406.1040Z. ISBN 978-3-527-33702-6.

использованная литература

  1. ^ Новоселов, К.С.; Гейм, А. (2007). «Возвышение графена». Материалы Природы. 6 (3): 183–191. Дои:10.1038 / nmat1849. PMID 17330084. S2CID 14647602.
  2. ^ Hasan, M.Z .; Кейн, К. (2010). «Топологические изоляторы». Ред. Мод. Phys. 82: 3045. Bibcode:2010RvMP ... 82.3045H. Дои:10.1103 / revmodphys.82.3045. S2CID 16066223.
  3. ^ «Сверхпроводники: конусы Дирака бывают парами». Передовой институт исследования материалов Университета Тохоку - Основные результаты исследований. 29 августа 2011 г.. Получено 2 марта 2018.
  4. ^ Жан-Ноэль Фукс; Лих-Кинг Лим; Жиль Монтамбо (2012). «Межзонное туннелирование вблизи сливающегося перехода конусов Дирака» (PDF). Физический обзор A. 86 (6): 063613. arXiv:1210.3703. Bibcode:2012PhRvA..86f3613F. Дои:10.1103 / PhysRevA.86.063613. S2CID 67850936.
  5. ^ К.С. Новоселов; А. К. Гейм; С. В. Морозов; и другие. (10 ноября 2005 г.). «Двумерный газ безмассовых дираковских фермионов в графене». Природа. 438 (7065): 197–200. arXiv:cond-mat / 0509330. Дои:10.1038 / природа04233. PMID 16281030. S2CID 3470761. Получено 2 марта 2018.
  6. ^ «Двумерные дираковские материалы: структура, свойства и редкость». Phys.org. Получено 25 мая, 2016.
  7. ^ а б c Hasan, M.Z .; Мур, Дж. Э. (2011). «Трехмерные топологические изоляторы». Ежегодный обзор физики конденсированного состояния. 2: 55–78. arXiv:1011.5462. Дои:10.1146 / annurev-conmatphys-062910-140432. S2CID 11516573.
  8. ^ А. Грюнайс; C. Аттаккалит; А. Рубио; и другие. (2009). "Угловое фотоэмиссионное исследование соединения графита интеркаляции KC8: ключ к графену". Физический обзор B. 80 (7): 075431. Bibcode:2009PhRvB..80g5431G. Дои:10.1103 / PhysRevB.80.075431. HDL:10261/95912.
  9. ^ Hsieh, D .; Qian, D .; Wray, L .; Xia, Y .; Hor, Y. S .; Cava, R.J .; Хасан, М. З. (2008). «Топологический дираковский диэлектрик в квантовой спиновой холловской фазе». Природа. 452 (7190): 970–974. arXiv:0902.1356. Bibcode:2008Натура.452..970H. Дои:10.1038 / природа06843. ISSN 0028-0836. PMID 18432240. S2CID 4402113.
  10. ^ Hsieh, D .; Xia, Y .; Qian, D .; Wray, L .; Dil, J. H .; Meier, F .; Osterwalder, J .; Patthey, L .; Checkelsky, J. G .; Ong, N.P .; Федоров, А. В .; Lin, H .; Bansil, A .; Grauer, D .; Hor, Y. S .; Cava, R.J .; Хасан, М. З. (2009). «Перестраиваемый топологический изолятор в режиме спин-спирального переноса Дирака». Природа. 460 (7259): 1101–1105. arXiv:1001.1590. Bibcode:2009Натура 460.1101H. Дои:10.1038 / природа08234. PMID 19620959. S2CID 4369601.
  11. ^ Wehling, T.O; Блэк-Шаффер, A.M; Балацкий, А.В. (2014). «Дираковские материалы». Успехи в физике. 63 (1): 1. arXiv:1405.5774. Дои:10.1080/00018732.2014.927109. S2CID 118557449.
  12. ^ Сингх, Бахадур; Шарма, Ашутош; Lin, H .; Hasan, M. Z .; Prasad, R .; Бансил, А. (18.09.2012). «Топологическая электронная структура и полуметалл Вейля в классе TlBiSe2». Физический обзор B. 86 (11): 115208. arXiv:1209.5896. Дои:10.1103 / PhysRevB.86.115208. S2CID 119109505.
  13. ^ Huang, S.-M .; Xu, S.-Y .; Белопольский, И .; Lee, C.-C .; Chang, G .; Wang, B.K .; Alidoust, N .; Bian, G .; Neupane, M .; Zhang, C .; Jia, S .; Bansil, A .; Lin, H .; Хасан, М. З. (2015). «Фермионный полуметалл Вейля с поверхностными дугами Ферми в классе монопниктидов переходных металлов TaAs». Nature Communications. 6: 7373. Bibcode:2015 НатКо ... 6.7373H. Дои:10.1038 / ncomms8373. ЧВК 4490374. PMID 26067579.
  14. ^ Вен, Хунмин; Фанг, Чен; Фанг, Чжун; Берневиг, Б. Андрей; Дай, Си (2015). "Фаза Вейля полуметалла в нецентросимметричных монофосфидах переходных металлов". Физический обзор X. 5 (1): 011029. arXiv:1501.00060. Bibcode:2015PhRvX ... 5a1029W. Дои:10.1103 / PhysRevX.5.011029. S2CID 15298985.
  15. ^ Xu, S.-Y .; Белопольский, И .; Alidoust, N .; Neupane, M .; Bian, G .; Zhang, C .; Sankar, R .; Chang, G .; Юань, З .; Lee, C.-C .; Huang, S.-M .; Zheng, H .; Ma, J .; Sanchez, D. S .; Wang, B.K .; Bansil, A .; Chou, F.-C .; Шибаев, П.П .; Lin, H .; Jia, S .; Хасан, М. З. (2015). «Открытие полуметалла Фермиона Вейля и топологических дуг Ферми». Наука. 349 (6248): 613–617. arXiv:1502.03807. Bibcode:2015Научный ... 349..613X. Дои:10.1126 / science.aaa9297. PMID 26184916. S2CID 206636457.
  16. ^ Сюй, Су-Ян; Алидуст, Насер; Белопольский, Илья; Юань, Чжуцзюнь; Биан, Гуан; Чанг, Тай-Ронг; Чжэн, Хао; Строчов, Владимир Н .; Sanchez, Daniel S .; Чанг, Гоцин; Чжан, Ченглонг; и другие. (2015). «Открытие фермионного состояния Вейля с дугами Ферми в арсениде ниобия». Природа Физика. 11 (9): 748–754. arXiv:1504.01350. Дои:10.1038 / nphys3437. ISSN 1745-2481.
  17. ^ Хуан, Сяочунь; Чжао, Линсяо; Лонг, Юцзя; Ван, Пейпей; Чен, Донг; Ян, Чжаньхай; Лян, Хуэй; Сюэ, Мяньци; Вен, Хунмин; Фанг, Чжун; Дай, Си; Чен, Гэнфу (2015). "Наблюдение индуцированного киральной аномалией отрицательного магнитосопротивления в трехмерном полуметалле Вейля Ta Так как". Физический обзор X. 5 (3): 031023. arXiv:1503.01304. Bibcode:2015PhRvX ... 5c1023H. Дои:10.1103 / PhysRevX.5.031023. S2CID 55929760.
  18. ^ Чжан, Чэн-Лун; Сюй, Су-Ян; Белопольский, Илья; Юань, Чжуцзюнь; Линь, Цзыцюань; Тонг, Бинбинь; Биан, Гуан; Алидуст, Насер; Ли, Чи-Ченг; Хуанг, Шин-Мин; Чанг, Тай-Ронг; и другие. (2016-02-25). «Сигнатуры киральной аномалии Адлера – Белла – Джекива в фермионном полуметалле Вейля». Nature Communications. 7 (1): 10735. Дои:10.1038 / ncomms10735. ISSN 2041-1723. ЧВК 4773426. PMID 26911701.
  19. ^ Schoop, Лесли М .; Али, Мажар Н .; Штрассер, Карола; Топп, Андреас; Варыхалов Андрей; Марченко, Дмитрий; Дуппель, Альт; Паркин, Стюарт С.П .; Lotsch, Bettina V .; Аст, Кристиан Р. (2016). «Конус Дирака, защищенный несимморфной симметрией и трехмерным узлом линии Дирака в ZrSiS». Nature Communications. 7 (1): 11696. arXiv:1509.00861. Дои:10.1038 / ncomms11696. ISSN 2041-1723. ЧВК 4895020. PMID 27241624.
  20. ^ Neupane, M .; Белопольский, И .; Hosen, Мэриленд М; Sanchez, D.S .; Sankar, R .; Szlawska, M .; Xu, S.-X .; Dimitri, K .; Dhakal, N .; Maldonado, P .; Oppeneer, P .; Качоровский, Д .; Chou, F .; Hasan, M.Z .; Дуракевич, Т. (2016). «Наблюдение топологической фазы узловых полуметаллов фермионов в ZrSiS». Phys. Ред. B. 93 (20): 201104 (R). arXiv:1604.00720. Дои:10.1103 / PhysRevB.93.201104. ISSN 2469-9969. S2CID 118446447.
  21. ^ Лин Лу, Лян Фу, Джон Д. Джоаннопулос и Марин Солячич (17 марта 2013 г.). «Точки Вейля и узлы линий в гироидных фотонных кристаллах» (PDF). Природа Фотоника. Получено 2 марта 2018.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  22. ^ Неупане, Мадхаб; Сюй, Су-Ян; Санкар, Раман; Насер, Алидуст; Биан, Гуан; Лю, Чанг; Белопольский, Илья; Чанг, Тай-Ронг; Дженг, Хорнг-Тай; Линь, Синь; Бансил, Арон; Чжоу, Фанг-Ченг; Хасан, М. Захид (2014). «Наблюдение трехмерной топологической полуметаллической фазы Дирака в высокоподвижном Cd3As2». Nature Communications. 5: 3786. arXiv:1309.7892. Bibcode:2014 НатКо ... 5.3786N. Дои:10.1038 / ncomms4786. PMID 24807399.
  23. ^ Sankar, R .; Neupane, M .; Xu, S.-Y .; Butler, C.J .; Zeljkovic, I .; Panneer Muthuselvam, I .; Huang, F.-T .; Guo, S.-T .; Карна, Сунил К .; Chu, M.-W .; Lee, W. L .; Lin, M.-T .; Джаявель, Р .; Мадхаван, V .; Hasan, M. Z .; Чжоу, Ф. С. (2015). "Рост крупных монокристаллов, транспортные свойства и спектроскопические характеристики трехмерного полуметалла Дирака Cd3Так как2". Научные отчеты. 5: 12966. Bibcode:2015НатСР ... 512966С. Дои:10.1038 / srep12966. ЧВК 4642520. PMID 26272041.
  24. ^ Борисенко, Сергей; Гибсон, Куинн; Евтушинский, Данил; Заболотный, Владимир; Бюхнер, Бернд; Кава, Роберт Дж. (2014). "Экспериментальная реализация трехмерного полуметалла Дирака". Письма с физическими проверками. 113 (2): 027603. arXiv:1309.7978. Bibcode:2014ПхРвЛ.113б7603Б. Дои:10.1103 / PhysRevLett.113.027603. ISSN 0031-9007. PMID 25062235. S2CID 19882802.