The optical conductivity of quasicrystals is characterized by two features not seen in ordinary metallic systems. There is an absence of the Drude peak and the interband conductivity rises linearly from a very low value up to normal metallic levels over a wide range of frequencies. The absence of a Drude peak has been attributed to a pseudogap at the Fermi surface but a detailed explanation of the linear behavior has not been found. Here we show that the linear conductivity, which seems to be universal in all Al based icosahedral quasicrystal families, as well as their periodic approximants, follows from a simple model that assumes that the entire Fermi surface is gapped except at a finite set of Dirac points. There is no evidence of a semiconducting gap in any of the materials suggesting that the Dirac spectrum is massless, protected by topology leading to a Weyl semimetal. This model gives rise to a linear conductivity with only one parameter, the Fermi velocity. This picture suggests that decagonal quasicrystals should, like graphene, have a frequency independent conductivity, without a Drude peak. This is in accord with the experimental data as well.
Ultralow-dissipative conductivity by Dirac fermions in BaFe$_2$As$_2$
报道了BaFe $_{2}$ As $_{2}$在太赫兹(THz)频率范围内与狄拉克锥有关的复电导率的反常行为.在自旋密度波(SDW)转变温度以上,电导率谱遵循Drude模型。在SDW状态下,与根据Drude模型预期的情况相比,复电导率的虚部$σ_2$被抑制。真正的部分,$σ_1$,表现出几乎像德鲁德一样的行为。这种行为(即,$σ_1$几乎没有变化和$σ_2$的降低)可以被认为是额外电导率的增加,而在Drude型电导率中没有任何耗散。这种超低耗散电导率的起源被认为是由于狄拉克锥内的准粒子的电导率贡献。也就是说,我们可以通过BaFe $_2$ As $_2$的电导谱,清晰而直接地观察到狄拉克费米子的动力学过程。
Anomalous conductivity tensor in the Dirac semimetal Na_3Bi
Na 3Bi是一种狄拉克半金属,具有受保护的节点,可能对磁场B中的时间反演不变性的破坏敏感。我们报告的实验表明,电导率和电阻率张量表现出强大的异常在B。电阻率$ρ_{xx}$是B-线性高达35 T,而霍尔角表现出一个不寻常的轮廓接近阶梯函数。电导率$σ_{xx}$和$σ_{xy}$在大B下具有相同的幂律依赖性。我们提出,这些显着偏离传统的运输结果从一个不寻常的敏感性的运输寿命B。并与Cd_3As_2作了比较。
Flat optical conductivity in the topological kagome magnet TbMn$_6$Sn$_6$
Kagome磁体TbMn $_6$ Sn $_6$是一种新型拓扑材料,已知其支持奇异量子磁态。实验工作已经确定TbMn $_6$ Sn $_6$具有狄拉克电子态,可以导致拓扑和陈量子相,但是TbMn $_6$ Sn $_6$的狄拉克费米子的光学响应及其性质仍有待探索。在这里,我们进行光谱测量结合第一性原理计算的单晶样品的TbMn $_6$ Sn $_6$调查相关的奇异现象。在实验中,TbMn $_6$ Sn $_6$在1800至3000 cm $^{-1}$(220-370 meV)的宽范围内表现出与频率无关的光学电导率谱。计算了几种费米能级移动情况下的理论能带结构和电导率谱,并与实验结果进行了比较。费米能级位移为0.56eV的理论谱与实验结果符合得很好。此外,在费米能级移动附近还存在有质量的准二维Dirac带,它们在$k_x$ - $k_y$平面上具有线性带色散,在$k_z$方向上没有带色散.紧束缚模型分析表明,准二维Dirac带产生了平坦的光学电导率,但其值小于计算值和实验值的十分之一。这表明其他的平凡能带也对平坦的电导率有贡献。
Observations of $ν=1$ Quantum Hall Effect and Inter-Band Effects of Magnetic fields on Hall Conductivity in Organic Massless Dirac Fermion System $α$-(BETS)$_2$I$_3$ under Pressure
本文在压力下的 α-(BETS)₂I₃ 有机无质量 Dirac 费米子体系中观测到 ν=1 量子 Hall 态,并通过化学势跨越 Dirac 点揭示了磁场对 Hall 电导率的带间效应。
Linear-in-Frequency Optical Conductivity over a broad range in the three-dimensional Dirac semimetal candidate Ir$_2$In$_8$Se
在40 ~ 30000 cm $^{-1}$频率范围内,在300 K ~ 10 K温度范围内测量了新的狄拉克半金属候选物IrPDMATHABMM In $_8$ Se的光学电导率。测量表明,该化合物是一种低载流子密度金属。我们发现,电导率的实部$σ_1(ω)$在300 K时在500至4000 cm $^{-1}$的宽范围内在频率上是线性的,并且随冷却略有变化。这种线性强有力地表明存在三维线性电子带与费米能级附近的带交叉。能带结构的计算表明存在第二类狄拉克点。通过比较我们的数据与从能带结构计算的光学电导率,我们得出结论,观察到的线性相关性主要来源于狄拉克锥和狄拉克锥之间的过渡和下一个较低的带。此外,在反射率谱中,在电荷密度波相变温度以下,可以分辨出一个弱的能隙特征。一个增强的结构所产生的不完善的费米面嵌套被确定在电子磁化率函数,表明费米面嵌套驱动的不稳定性。
Magnetic oscillations in planar systems with the Dirac-like spectrum of quasiparticle excitations II: transport properties
研究了石墨烯的电导率(Shubnikov de Haas效应)和热导率的量子磁振荡,石墨烯是具有线性Dirac-like准粒子激发谱的平面系统的一个独特例子。我们表明,如果采取最大的照顾,以分离电子和声子的贡献,在热导率,电子热导率,$κ(B)$和洛伦兹数,$L(B)$的振荡将是可观察到的低场(小于几特斯拉)制度。
Ferromagnetic state above room temperature in a proximitized topological Dirac semimetal
我们报道了在具有强垂直磁化的铁磁石榴石上生长典型的狄拉克半金属Cd $_3$ As $_2$薄膜,在近似狄拉克半金属中实现的室温以上铁磁态。观察到的异常霍尔电导率与大霍尔角被发现是几乎成正比的磁化强度和相反的符号,它的第一性原理的电子结构的基础上的理论计算还表明,费米能级依赖的异常霍尔电导率反映了Berry曲率起源于分裂Weyl节点。本Dirac半金属/铁磁绝缘体异质结构将提供一个新的平台,探索Weyl节点的传输现象和自旋电子功能最近提出的拓扑半金属。