Controlling magnetoresistance by tuning semimetallicity through dimensional confinement and heteroepitaxy
通过能带结构工程控制电子特性是现代半导体器件的核心。在这里，我们将这个概念扩展到半金属，利用LuSb作为模型系统，我们表明，量子限制升降机载流子补偿和差异影响的电子和空穴类载流子的迁移率，导致其大的，非饱和的磁阻行为的强烈修改。半金属（LuSb）和半导体（GaSb）异质外延界面处的键合失配导致了一种新型的二维界面空穴气的出现，并伴随着跨界面的电荷转移，这提供了另一种途径来修改超薄极限中的电子结构和磁输运性质。我们的工作奠定了一个一般的战略，利用有限的薄膜的几何形状和异质外延界面的工程师在半金属系统中的电子结构，这允许控制其磁阻行为，同时，提供了深入了解其起源。
2022-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large magnetoresistance in type-II Weyl semimetal WP$_2$
本文报道了第二类Weyl半金属WP $_2$单晶的磁输运研究。磁电阻（MR）表现出非饱和的$H^{n}$场依赖性（在2 K和9 T下为14，300\%），而观察到系统违反Kohler规则。量子振荡揭示了复杂的多带电子结构。在沿$b$轴的量子振荡中观察到接近自由电子质量m $_e$的回旋有效质量，而在$a$轴的量子振荡中观察到约0.5 $m_e$的减少的有效质量，表明费米面各向异性.电阻率的温度依赖性显示了一个大的上升，不能解释的常规金属的多频带的磁阻。尽管WP $_{2}$的晶体结构不像过渡金属二硫属化物那样是层状的，但量子振荡表明部分二维特征。
2017-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large linear magnetoresistance in the Dirac semimetal TlBiSSe
混合硫族化合物TlBiSSe实现三维（3D）狄拉克半金属态。在这种材料的清洁，低载流子密度单晶中，我们发现Shubnikov-de Haas振荡表明其3D Dirac性质。此外，我们观察到非常大的线性磁电阻（MR），在1.8 K下14 T接近10，000%，在30 K以上迅速减小。我们的磁输运数据的分析点的可能性，线性MR是从根本上由霍尔场，虽然这种情况已被预测为高度不均匀的系统，不均匀性似乎并没有发挥重要作用TlBiSSe。因此，大线性MR的机制是一个有趣的开放问题，在一个干净的3D狄拉克系统。
2014-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chiral anomaly induced negative magnetoresistance in topological Weyl semimetal NbAs
本文报道了外磁场与电场平行时NbAs中Weyl费米子的锥间输运，这种量子现象称为Adler-Bell-Jackiw反常.令人惊讶的是，NbAs中产生的负磁阻（MR）显示出与NbP的显著差异。所观察到的低场正MR下降，这是在低温下失踪的NbP，表明自旋轨道耦合（SOC）是显着更强的NbAs比前者。结果表明，砷对TaAs和NbAs中有机碳的贡献不可忽略。
2015-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-quadratic transverse magnetoresistance of the nodal line Dirac semimetal InBi
本文研究了节线Dirac半金属InBi的横向磁电阻。发现磁电阻不是二次的。在小磁场区域$ B\lesssim 0.1$ ~T中，它的特征在于高曲率，在中等磁场区域中，它由线性和二次贡献之和描述，并且在大磁场区域$ B\gtrsim 1$ ~T中，它接近具有比其零场值小几倍的曲率的二次定律。提出了一个唯象方程，允许描述的整个依赖性的电阻上的磁场的误差不超过百分之几的测量误差。
2019-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoresistance in ZrSi$X$ ($X=$ S, Se, Te) nodal-line semimetals
Beijing Polytechnic College（北京_polytechnic_学院）
本研究通过第一性原理结合半经典玻尔兹曼输运理论，复现并解释了ZrSiX（X=S、Se、Te）拓扑节线半金属的蝶形各向异性磁电阻等输运特征，证实磁输运可作为费米面分析及拓扑作用研究的有效补充手段。
2025-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Extremely large magnetoresistance in a topological semimetal candidate pyrite PtBi2
虽然具有面心立方结构的黄铁矿型PtBi 2被预测为三维（3D）狄拉克半金属，但对其物理性质的实验研究仍然缺乏。本文报道了高磁场下PtBi_2单晶的角相关磁电阻（MR）测量。在33 T的磁场下，在T = 1.8 K时，我们观测到了高达1120万%的极大的非饱和磁电阻（XMR），超过了以前报道的Dirac材料，如WTe 2，LaSb和NbP。该晶体表现出一种高迁移率和显着的Shubnikov-de Hass（SdH）量子振荡与非平凡的Berry相位。霍尔电阻率分析表明，XMR是由近补偿的电子和空穴引起的。我们的实验结果与从头计算表明，黄铁矿PtBi 2是一个拓扑半金属候选人，这可能提供了一个平台，探索拓扑材料与XMR在贵金属合金。
2017-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-Carrier Transport Induced Hall Anomaly and Large Tunable Magnetoresistance in Dirac Semimetal Cd3As2 Nanoplates
Cd_3As_2是狄拉克半金属的模型材料，在动量空间的三个方向上都具有线性色散关系。Cd_3As_2独特的能带结构使其同时具有Dirac性质和拓扑性质。它可以通过对称破缺被驱动到Weyl半金属或通过增强自旋轨道耦合被驱动到拓扑绝缘体。在这里，我们报告的温度和栅极电压依赖的磁输运性质的Cd 3As 2纳米板的费米能级附近的狄拉克点。霍尔异常表明，随着温度的降低，伴随着从n型到p型导电的转变的双载流子输运。载流子型转变的解释考虑温度依赖的自旋轨道耦合。磁电阻在高温下表现出很大的非饱和值，可达2000%，这归因于系统中的电子-空穴补偿。我们的研究结果对于理解与Dirac/Weyl半金属，如Na 3Bi，ZrTe 5，TaAs，NbAs和HfTe 5中的双载流子输运相关的实验观察是有价值的。
2016-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous magnetoresistance in an antiferromagnetic Kagome semimetal heterostructures
State Key Laboratory of Semiconductor Physics and Chip Technologies, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所半导体物理与芯片技术国家重点实验室）；Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学材料科学与光电工程技术中心）；Anhui Province Key Laboratory of Condensed Matter Physics at Extreme Conditions, High Magnetic Field Laboratory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心安徽省极端条件凝聚态物理重点实验室）；Key Laboratory of Electromagnetic Processing of Materials Ministry of Education, Northeastern University（东北大学教育部电磁冶金材料加工重点实验室）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）
研究通过引入Pt覆盖层的界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用，在FeSn薄膜中实现可调自旋纹理，观察到低磁场下的非传统阻尼振荡磁电阻行为，揭示了拓扑自旋纹理与磁电输运性质的关联。
2025-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Helicity-protected domain-wall magnetoresistance in ferromagnetic Weyl semimetal
对无序铁磁Weyl半金属的磁输运性质进行了数值研究。我们在Weyl半金属的畴壁中发现了非常稳定和巨大的磁电阻效应。这种效应源于外尔费米子的螺旋度失配，是外尔半金属的一种特殊性质。虽然传统的磁电阻效应强烈抑制在畴壁的局部磁化强度逐渐变化，螺旋保护的磁电阻外尔半金属保持几乎$100\%$的磁电阻比为任何类型的厚畴壁，即使在存在的障碍。讨论了表面费米弧对磁电阻的贡献。
2018-06-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Magnetoresistance and Scaling Laws in Type-II Weyl Semimetal WP_2
具有极大磁阻的拓扑材料表现出电阻率导通行为的预测特征。当施加高于阈值的外部磁场时，电阻率的温度依赖性从金属特性改变为半导体特性时，会发生这种情况。在这里，我们研究的磁输运性质的II型外尔半金属WP 2。我们发现，半经典理论的磁阻是一致的，我们的数据，而不需要调用拓扑表面状态。我们的研究结果在这项工作中提供了一个替代的基础，以了解在拓扑材料的磁电阻的温度依赖性。
2021-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Giant anisotropic magnetoresistance and planar Hall effect in the Dirac semimetal Cd3As2
各向异性磁电阻是指材料的电阻随电流和外磁场相互方向的变化趋势。在这里，我们报告的实验观察狄拉克半金属Cd 3 As 2的巨各向异性磁电阻及其横向版本，称为平面霍尔效应。相对各向异性磁电阻为负，在2K和10 T下可达-68%。在这种各向同性和双折射材料中的高各向异性和负号归因于沿磁场的场依赖电流，其可以由能带结构的Berry曲率引起。这一观测不仅揭示了外尔和狄拉克半金属中的异常物理现象，而且发现了外尔和狄拉克费米子除了负磁阻之外的其他输运特征。
2018-05-17 cond-mat.mes-hall
Compensated semimetal LaSb with unsaturated magnetoresistance
通过结合角分辨光电子能谱和量子振荡测量，我们对LaSb的电子结构进行了全面的研究，LaSb在高达40 T的磁场下表现出近二次极大的磁电阻（XMR），没有任何饱和迹象.我们清楚地解决了一个球形和一个相交的椭圆形孔费米面（FS）在布里渊区（BZ）中心$Γ$和一个椭圆形的电子FS在BZ边界$X$。从封闭的FS体积计算的空穴和电子载流子得到了完美的补偿，并且载流子补偿不受温度的影响。我们进一步揭示，LaSb是拓扑平凡的，但有许多相似之处与Weyl半金属TaAs家族在体电子结构。基于这些结果，我们研究了迄今为止提出的解释半金属中近二次XMR的机制。
2016-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The large unsaturated magnetoresistance of Weyl semimetals
外尔半金属态是一种新型的拓扑无带隙态，由于手征反常而具有奇异输运性质。最近，通过第一性原理计算和实验证实了包括TaAs、NbAs、NbP等在内的一系列具有超晶格WSM的候选化合物。TaAs族具有很大的非饱和磁电阻效应，但至今尚未得到解释。在这里，我们给出了一个理论计算XMR的基础上扩展的有效介质方法外尔半金属。预测了高磁场下XMR的幂律和“开启”磁场，与实验数据吻合较好。此外，我们还研究了$θ$相关的磁电阻效应，发现了由手征反常引起的正XMR和负磁电阻之间的转变，这需要进一步的实验证实。
2015-09-15 cond-mat.mes-hall
Magnetoresistance and Quantum Oscillations of an Electrostatically Tuned Semimetal-to-Metal Transition in Ultra-Thin WTe2
我们报告的半金属WTe \textsubscript{2}的静电门控纳米器件的电子输运测量。通过在惰性气氛中封装薄片，在2D极限中实现高迁移率金属行为。在低温下，我们发现，一个大的磁阻可以打开和关闭之间的半金属态和仅电子的金属态，分别通过静电掺杂系统。我们确认的两个制度的性质，通过分析的磁阻和霍尔效应与两个载体模型，以及通过分析Shubnikov-de Haas振荡，这两个都表明通过静电门耗尽空穴载流子。这证实了两个带相反电荷的载流子的半经典输运准确地描述了在这种材料中观察到的异常磁阻。最后，我们还发现，磁阻幂律是次二次和密度无关，特别是在半金属制度提出了新的物理。
2017-01-30 cond-mat.mes-hall
Effects of anisotropy on the high field magnetoresistance of Weyl semimetals
研究超量子区间内各向异性对Weyl半金属磁阻的影响，发现磁阻强烈依赖于各向异性轴取向，并预测正交与对齐几何构型下磁阻比值按费米速度之比的平方标度。
2023-07-07 cond-mat.mes-hall
Giant negative magnetoresistance induced by the chiral anomaly in individual Cd3As2 nanowires
Cd_3As_2是一种新型的狄拉克半金属，在三个动量方向上都具有线性色散，可以看作是石墨烯的三维模拟物。Dirac半金属的时间反演对称性或空间反演对称性破缺后，将转变为具有奇异手征反常效应的Weyl半金属，而Cd 3As 2中手征反常的实验证据尚不清楚。在这里，我们报告的个别Cd 3As 2纳米线的磁输运性质。当磁场与电场方向平行时，在60 K和300 K下分别观察到-63%和-11%的负磁阻效应，证实了Cd 3As 2纳米线的手征磁效应.此外，临界磁场BC，其中有一个极值的负MR，随着温度的升高而增加。作为在Cd 3As 2纳米线中首次观察到的手征异常诱导的负MR，这可能为Dirac半金属的低维物理提供有价值的见解。
2015-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exchange Splitting Mechanism of Negative Magnetoresistance in Layered Antiferromagnetic Semimetals
本文提出一种不依赖拓扑、缺陷或散射的新机制，通过交换劈裂解释层状反铁磁半金属中的负磁电阻，理论结果与实验定性一致。
2024-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Van Hove singularity-induced negative magnetoresistance in Dirac semimetals
本文提出态密度中的van Hove奇点可诱导Dirac半金属负磁阻，并通过拟合Cd₃As₂薄膜实验数据验证了该机制。
2023-12-10 cond-mat.mes-hall
Quantum Oscillations and Magnetoresistance in Type-II Weyl Semimetals - Effect of a Field Induced Charge Density Wave
最近的实验表明，在强磁场作用下，第二类Weyl半金属如WTe $_2$、MoTe $_2$、Mo $_x$ W $_{1-x}$ Te $_2$和WP $_2$具有显著的输运性质，包括极大的磁电阻和不寻常的温度依赖性。在这里，我们调查磁输运通过Kubo公式在一个极小模型的II型Weyl半金属考虑到电荷密度波（CDW）过渡的影响，这可能会出现，即使在弱耦合在一个强磁场的存在下，因为特殊的朗道级色散的II型Weyl系统。与实验测量一致，我们发现一个非常大的磁阻接近$B^2$缩放在粒子空穴补偿，而在极端的量子极限有一个过渡到一个定性的新的缩放约$B^{0.75}$。我们还研究了Shubnikov-de Haas效应，发现在CDW转变温度以下，电阻率量子振荡的幅度大大增强，这伴随着不寻常的非单调（非Lifshitz-Kosevich）温度依赖性。
2018-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Gigantic tunneling magnetoresistance in magnetic Weyl semimetal tunnel junctions
研究了由外尔半金属接触构成的磁性隧道结的隧穿磁电阻效应。我们发现，手征磁化锁定导致一个巨大的隧穿磁电阻比，效果不依赖于自旋过滤的隧道势垒。我们的研究结果表明，在反平行配置的电导是更敏感的磁化波动比在MTJ与正常铁磁体，并预测TMR高达10^4%时，实际的磁化波动占。此外，我们表明，费米弧状态引起的电导的非单调依赖于两个接触的磁化之间的错位角。
2021-03-17 cond-mat.mes-hall
Negative magnetoresistance without well-defined chirality in the Weyl semimetal TaP
外尔半金属（WSM）是拓扑量子态，其中电子带围绕固定（左或右）手性的节点对（外尔点）线性分散。最近WSM材料的发现引发了对称为手性异常的奇异量子现象的实验研究。通过手征反常，非正交的电场和磁场引起手征密度不平衡，导致非常规的负纵向磁电阻，即手征磁效应。最近的理论工作表明，这种效应并不需要定义良好的外尔节点。然而，在实验上，当手征没有很好地定义时，例如当费米能量远离外尔点时，它在多大程度上存活仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们建立了详细的费米表面拓扑结构的最近确定的WSM钽通过角度分辨量子振荡光谱和能带结构计算相结合。费米表面形成了自旋极化的香蕉形电子和空穴口袋，它们附着在成对的外尔点上。虽然手征异常，因此是不明确的，我们观察到一个大的负磁阻（NMR）出现共线磁场和电场中观察到的其他WSM。此外，我们的实验签名表明，这样的纵向磁阻测量可以由一个不均匀的电流分布内的样品在磁场的影响。我们的结果提供了一个清晰的框架，如何检测手征磁效应。
2016-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transversal magnetoresistance in Weyl semimetals
我们从理论上探讨了三维Weyl和Dirac半金属在横向磁场中的磁电阻率在两种不同的无序模型：（i）短程杂质和（ii）带电（库仑）杂质。杂质散射处理使用自洽玻恩近似。我们发现，一个不寻常的朗道能级加宽导致各种制度的电阻率标度在温度-磁场平面。特别地，对于白噪声无序模型，磁阻是非单调的。对于$H\to 0$，短程杂质的磁阻以非解析的方式消失，如$H^{1/3}$。在最强磁场$H$的极限下，点状杂质的磁阻率以$1/H$形式消失，而在库仑杂质模型中，磁阻率为线性正。
2015-10-28 cond-mat.mes-hall
Negative Magnetoresistance in Dirac Semimetal Cd3As2
在平行磁场和电场配置的拓扑半金属中，作为非平凡拓扑性质的结果，预期有大的负磁阻。负磁电阻被认为是证明手征异常，一个长期寻求的高能物理效应，在固态系统。最近的实验表明，Cd 3As 2是一种Dirac拓扑半金属，在正交磁场和电场组态下具有最高的迁移率和正线性磁电阻。然而，在平行的磁场和电场配置的负磁阻仍然没有揭开。在这里，我们报告的观察到的负磁阻在Cd 3As 2微带中的平行磁场和电场配置高达66%，在50 K，甚至在室温下可见。所观察到的负磁阻对磁场和电场之间的角度敏感，对温度具有鲁棒性，并且依赖于载流子密度。我们发现，Cd 3As 2样品的载流子密度服从阿耳忒修斯定律，从300 K时的3.0 × 10^17 cm^-3下降到50 K以下的2.2 × 10^16 cm^-3。低的载流子密度导致大的负磁电阻值。因此，我们将观察到的负磁阻的手征异常。此外，在垂直磁场和电场的配置也观察到一个积极的非饱和线性磁阻高达1670%，在14 T和2 K。这项工作表明了拓扑半金属在磁性器件中的潜在应用。
2015-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Transversal magnetoresistance and Shubnikov-de Haas oscillations in Weyl semimetals
从理论上探讨了外尔半金属在远离电中性的横向磁场中的磁电阻效应。在自洽玻恩近似下的分析是针对两种不同的无序模型进行的：（i）短程杂质和（ii）带电（库仑）杂质。对于这些模型的障碍，我们计算的电导率远离电荷中性点以及霍尔电导率，并分析了横向磁阻（TMR）和Shubnikov-de Haas振荡的两种类型的障碍。我们进一步考虑一个模型与Weyl节点转移的能量相对于彼此（如在各种材料中发现）与化学势对应的总电荷中性。在实验上最相关的库仑杂质的情况下，我们发现在这个模型中一个大的TMR在宽范围的量化磁场。更具体地，在超量子极限中，其中只有第零朗道能级是有效的，TMR在磁场中是线性的。在中等（但仍然量化）磁场的制度，其中较高的朗道水平是相关的，快速增长的TMR补充强舒布尼科夫-德哈斯振荡，与实验观察一致。
2017-09-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Planar Hall effect in the Weyl semimetal GdPtBi
在凝聚态系统中观测到外尔费米子和狄拉克费米子是最重要的发现之一。在极少数可用的工具来表征外尔半金属通过电输运，负磁阻是最常用的。考虑到这种方法的不足，需要新的工具来表征Weyl半金属中的手征异常。我们采用平面霍尔效应作为研究半Heusler Weyl半金属GdPtBi手征反常的有效手段。该化合物在2K和9T下具有1.5mohm cm的大平面霍尔电阻率值。我们的分析表明，所观察到的振幅主要由Berry曲率和手征异常贡献。通过角相关输运的研究，我们建立了GdPtBi与相对较小的轨道磁电阻是一个理想的候选人，以观察大平面霍尔效应。
2018-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Quantum Framework for Negative Magnetoresistance in Multi-Weyl Semimetals
Indian Institute of Technology Indore（印度印多尔理工学院）
本文提出了一种多韦尔半金属中负磁电阻的量子力学框架，通过Landau量子化和奇点异常机制解释了负磁电阻的实验特征。
2025-12-31 cond-mat.mes-hall
Effect of disorder on the transverse magnetoresistance of Weyl semimetals
研究了不同类型杂质所产生的随机势对外尔半金属横向磁电阻的影响。结果表明，杂质势的类型强烈影响磁电阻的磁场和温度依赖性。两个极限情况下进行了详细分析：（$i$）的超量子极限，当所施加的磁场是如此之高，只有第零和第一朗道水平有助于磁输运，和（$ii$）的半经典的情况下，大量的朗道水平发挥作用。一个正式的图解方法使我们能够获得表达式的组件的电导率张量在这两个限制。与$δ$关联无序的过度简化情况相反，长程杂质势（包括库仑杂质）引入了额外的长度尺度，这改变了问题的几何和物理性质。结果表明，对于一定的杂质势，磁电阻可以偏离作为磁场函数的线性行为。
2020-11-17 cond-mat.mes-hall
Transport evidence for the three-dimensional Dirac semimetal phase in ZrTe5
拓扑Dirac半金属是近年来发现的一类新材料，引起了人们的广泛关注.这种材料可以被视为石墨烯的三维（3D）类似物，并且在体相中具有线性能量色散，从而导致一系列奇异的传输特性。在这里，我们报告的直接量子输运证据的3D狄拉克半金属相的层状材料ZrTe 5的角相关磁阻测量下的高磁场高达31特斯拉。在磁场仅沿电流方向取向的情况下，我们观察到了非常明显的由手征反常引起的负纵向磁电阻。显著的Shubnikov-de Hass（SdH）量子振荡的纵向磁阻和横向霍尔电阻观察到，揭示各向异性轻回旋质量和高流动性的系统。特别地，在SdH中存在一个非平凡的π-Berry相，这为三维Dirac半金属相提供了明确的证据.此外，我们观察到明显的朗道能级分裂在强磁场下，这表明狄拉克点分裂为外尔点可能是由于时间反演对称性破缺。我们的研究结果表明，ZrTe 5是一个理想的平台，研究三维无质量狄拉克和Weyl费米子在一个层状化合物。
2016-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of Open-Orbit Fermi Surface Topology in Extremely Large Magnetoresistance Semimetal MoAs$_2$
近年来，随着能带理论和样品生长技术的发展，过渡金属双镍族化合物$TmPn_2$（$Tm$ = Ta，Nb; $Pn$ = P，As，Sb）中的超大磁电阻（XMR）半金属系列得到了扩展，但对它们的电子结构和XMR起源的实验研究仍然缺乏。在这里，使用角分辨光电子能谱结合第一性原理计算和磁输运测量，我们进行了全面的调查钼砷$_2$，这是同构的$TmPn_2$家庭，也具有二次XMR。我们解析出一个清晰的能带结构，与理论预测一致。有趣的是，明确观察到的费米面（FS）由在三维布里渊区中沿[100]和[001]方向延伸的开轨道拓扑结构主导。通过体宇称分析，我们进一步揭示了MoAs $_2$的平凡拓扑性质.基于这些结果，我们研究了其他半金属中提出的XMR机制，并最终将MoAs $_2$中二次XMR的起源归因于具有占主导地位的开轨道拓扑结构的FS上的载流子运动，创新性地理解了半金属中的二次XMR。
2017-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Gate-Tunable Negative Longitudinal Magnetoresistance in the Predicted Type-II Weyl Semimetal WTe2
开发新的电子材料和器件的进展一直是固体物理学的主要推动力。外尔半金属（Weyl semimetal，WSM）作为一种新的物质状态，特别是第二类WSM，由于具有奇异的费米面，它可以作为外尔费米子的出射准粒子，并可能具有新的电输运性质。然而，这种II型WSM材料在自然界中还没有实验观察到。在这项工作中，通过对预测的候选材料WTe 2的薄膜进行系统的磁输运研究，我们观察到显着的角度敏感（之间的电场和磁场）的负纵向磁阻（MR），这可能是由于在WSM的手性异常。这种现象也表现出很强的平面取向依赖性与负纵向MR沿钨链（轴）的情况下，这是一致的II型WSM的独特功能。通过施加栅极电压，我们证明了费米能量可以通过外尔点通过电场效应调谐，这是第一个报告的独特的输运性质在原位控制的WSM系统。我们的研究结果具有重要意义的研究模拟量子场论在固态系统中，并可能实现新类型的电子应用，如场效应手性电子器件的机会。
2016-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Recognition of Fermi-arc states through the magnetoresistance quantum oscillations in Dirac semimetal Cd3As2 nanoplates
在垂直磁场作用下，外尔半金属中的不相交费米弧可以与手征体模相互干涉，并参与到异常的闭合磁轨道中。在这里，我们进行量子振荡研究狄拉克半金属Cd 3As 2，一个近亲的Weyl半金属这种不寻常的Weyl磁轨道。我们发现，当纳米片的厚度小于电子的平均自由程时，在高场下会出现额外的二维量子振荡，这种振荡是由外尔磁轨道引起的，它是在三维体背景下产生的.非定域探测提供了Weyl磁轨道二维量子振荡的进一步证据，为研究磁场作用下费米弧的量子输运性质提供了一种新的途径.
2017-10-05 cond-mat.mes-hall
Hydrodynamic theory of thermoelectric transport and negative magnetoresistance in Weyl semimetals
本文提出了弱无序Weyl半金属中的热电输运理论，其中电子-电子散射时间比电子-杂质散射时间快。我们的流体动力学理论由相对论流体在每个外尔节点，耦合在一起的微扰小谷间散射，和远程库仑相互作用。我们的理论的电导率矩阵是Onsager倒数和半正定的。除了通常的轴向异常，我们占一个独特的，轴向重力异常的影响，预计将存在于外尔半金属。负热磁电阻是一个尖锐的，实验上可以获得的这种轴向重力异常的签名，甚至超过了流体动力学的限制。
2016-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Giant Planar Hall Effect in the Dirac Semimetal ZrTe5
最近，在Dirac/Weyl半金属中，由于手征反常引起的巨平面霍尔效应被预言。ZrTe 5被认为是一种介于弱拓扑绝缘体和强拓扑绝缘体之间的有趣的狄拉克半金属，尽管这一说法仍然存在争议。在这里，我们报告的观察在ZrTe 5的巨大的平面霍尔电阻率，显示两个不同的磁场依赖性的理论预测和最大的Lifshitz转变温度。我们发现，随着ZrTe 5纳米片厚度的减小，巨大的平面霍尔电阻率逐渐消失，这可能归因于样品的3D性质的消失。此外，我们还观察到一个非平凡的Berry相，手征异常诱导的负纵向磁电阻，和一个巨大的面内各向异性磁电阻在这些ZrTe 5纳米片。所有的实验观测都一致地证明了ZrTe_5是一种Dirac半金属。
2018-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robustness of anomaly-related magnetoresistance in doped Weyl semimetals
具有费米能Weyl费米子的Weyl半金属是一种拓扑材料，是相对论费米子的凝聚态实现。然而，有几个关键的差异，如费米能量的移动，这可能会阻碍预期的有趣的物理。手征反常是与外尔费米子相关的一种典型的非平凡现象，它决定了具有相反手征性的外尔费米子之间的费米子转移，表现为负磁阻效应。在这里，我们证明了磁电阻是强大的对偏离理想的外尔哈密顿量，如移动费米能量和非线性色散。我们研究了一个能量色散包含两个Weyl节点的模型，发现即使费米能级远离节点，甚至在两个节点的鞍点以上，磁电阻仍然存在。令人惊讶的是，即使在节点对湮灭之后，磁阻仍然存在。
2018-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el nucl-th
Non-saturating large magnetoresistance in semimetals
被称为{ \emph{topological semimetals} }（TSM）的快速扩展的量子材料类别显示出独特的输运性质，包括电阻率对所施加的磁场的显著依赖性，这出于科学和技术原因而引起极大兴趣。然而，能够识别或辨别主导机制并与现有理论联系起来的实验特征是稀缺的。在这里，我们提出了磁化率（$χ$），霍尔角的正切（$\tanθ_H$）以及四种不同的具有高迁移率的非磁性半金属（NbP、TaP、NbSb $_2$和TaSb $_2$）中的磁阻，所有这些都表现出非饱和的大MR。我们发现，磷化物和锑酸盐中的$χ(T)$和$\tanθ_H$值用作对来自不同来源的MR进行分类的经验标准：NbP和TaP是具有线性色散的未补偿半金属，其中由于引导中心运动而产生非饱和磁阻，而NbSb $_2$和TaSb $_2$是{ \it补偿}半金属，具有来自两个二次带的几乎完美的电荷补偿的磁阻。我们的研究结果说明了如何结合磁输运和磁化率测量可用于分类越来越普遍的非饱和大磁电阻在TSM。
2018-09-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
On the search for the chiral anomaly in Weyl semimetals: The negative longitudinal magnetoresistance
近年来，在一类具有非平凡能量色散的半金属材料中发现了无质量手征费米子（Weyl）的存在，这类材料通常被称为Weyl半金属（WSM），其中一个被预言的性质是手征或Adler-Bell-Jackiw反常，即在平行磁场和电场存在下的手征不平衡。在WSM中，它预计会引起一个负的纵向磁电阻（NMR），手征磁效应。在这里，我们提出的实验证据表明，观察手征磁效应可以被称为“电流喷射”的效果。这种效应也会导致明显的核磁共振，但其特征是样品内部的电流分布高度不均匀。它出现在具有大的场致电阻率张量各向异性的材料中，例如由于轨道效应而几乎补偿的高迁移率半金属。在非均匀电流注入的情况下，样品中的电势分布强烈畸变。因此，实验测量的电势差与本征电阻不成正比。我们对WSM候选材料NbP，NbAs、TaAs、TaP表现出明显的不均匀电流分布特征，例如场致“零电阻”以及“测量电阻”对样品上电压和电流触点的位置、形状和类型的强烈依赖性。电流和磁场方向之间的不对准甚至可以引起“负电阻”。采用典型的电阻各向异性，对样品内部的电位分布进行了有限元模拟，结果与实验结果吻合良好。我们的研究表明，非常小心，必须采取解释测量的NMR作为证据的手性异常推定外尔半金属。
2016-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoresistance and anomalous Hall effect in micro-ribbons of the magnetic Weyl semimetal Co$_3$Sn$_2$S$_2$
磁性外尔半金属由于其特殊的能带结构而表现出有趣的输运现象。最近的实验表明，在shandite型Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$块体晶体，这种材料系统是一种磁性外尔半金属。为了获得与手性输运相关的长度尺度，必须制造这种迷人化合物的微观结构。因此，我们已经削减微带（典型尺寸$0.3~\times~3~\times~50$ μ $m^3$）从钴$_3$锡$_2$ S $_2$单晶使用Ga $^{2+}$ -离子的聚焦束，并研究了样品尺寸和可能的表面掺杂对磁输运性质的影响。在微带中观察到的大的本征反常霍尔效应与体样品中的本征反常霍尔效应定量一致。我们的研究结果表明，聚焦离子束切割可用于纳米图案化单晶Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$，使未来的运输实验在复杂的微观结构，这Weyl半金属。
2018-12-24 cond-mat.mes-hall
Anomalous electronic structure and magnetoresistance in TaAs$_2$
金属在磁场中的电阻可以很好地说明它的基态。一些著名的例子包括整数和分数量子霍尔效应\cite{Klitzing-QHE,Tsui-FQHE}、舒布尼科夫-德哈斯振荡\cite{SdH}和弱定域\cite{Lee-WL} \emph{et al}。在非相互作用金属中，电阻通常在施加磁场\cite{Pippard-MR}时增加。相反，在某些特殊情况下，具有各向异性费米表面的金属\cite{Kikugawa-PdCoO2LMR}或所谓的外尔半金属例如\cite{Nielsen-ABJ,Son-ChirAnom}可能具有负磁阻。在这里，我们表明，半金属TaAs $_2$具有巨大的负磁阻（$-$ 98\%，在3 T的领域，在低温下），与一个未知的机制。密度泛函计算表明，TaAs $_2$是一种新的拓扑半金属[ $\mathbb{Z}_2$不变量（0;111）]，没有Dirac色散.这表明，在非磁性半金属中的负磁阻的存在不能唯一地归因于体狄拉克/外尔费米子的Adler-Bell-Jackiw异常。我们的研究结果还表明，OsGePDMATHABMT型单斜双镍族化合物可能是非常规拓扑半金属的物质基础。
2016-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Identifying the fingerprints of topological states by tuning magnetoresistance in a semimetal: the case of topological half-Heusler Pt1-xAuxLuSb
拓扑材料通常表现出显著的线性、非饱和磁电阻（LMR），这在科学和技术上都具有重要意义。然而，在这种行为的出现中，拓扑非平凡状态的作用在实验中没有得到明确的证明。在这里，通过减少拓扑表面态（TSS）和体载流子之间的耦合，我们可控地调整的LMR行为在Pt 1-xMnO_2 LuSb到不同的平台霍尔电阻，这是我们从一个量子霍尔相位产生。这使我们能够揭示朗道能级的拖尾（否则会产生量子霍尔相位）如何导致LMR行为，这是由于具有正g因子的TSS与体载流子之间的强相互作用。我们建立了控制拓扑材料中表面和体载流子之间的耦合强度可以使它们的磁输运行为发生显着变化。此外，我们的工作概述了一种策略，以揭示宏观物理可观的TSS的化合物与半金属块体能带结构，是在多功能的Heusler化合物的情况下，从而开辟了机会，他们利用混合量子结构。
2022-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoresistance of compensated semimetals in confined geometries
双组分导体--例如，半金属和窄带半导体通常在宽的温度范围内表现出异常强的磁阻。在这种系统中，电荷中性附近的霍尔电压的抑制引起在垂直于电流和磁场的方向上的强准粒子漂移。即使在弱磁场中，这种漂移也会导致电阻的强几何增加。结合玻尔兹曼动力学方程与样品静电，我们开发了一个微观理论的磁输运在二维和三维空间。受限几何条件下的补偿霍尔效应总是伴随着样品边缘附近和大尺度不均匀性处的电子-空穴复合。因此，经典的边缘电流可能会主导电荷补偿附近的电阻。该效应导致在宽的参数范围内的二维线性磁阻。在三维空间中，磁阻在磁场中通常是二次的，线性区域仅限于磁场方向垂直于样品表面的矩形样品。最后，我们讨论了热流和温度不均匀性对磁电阻的影响。
2017-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Electronic structure and open-orbit Fermi surface topology in isostructural semimetals NbAs$_2$ and W$_2$As$_3$ with extremely large magnetoresistance
在过渡金属双镍族化合物$TmPn_2$（$Tm$ = Ta，Nb; $Pn$ = P，As，Sb）中，极大磁电阻（XMR）的起源还有待于通过实验能带结构的直接可视化来研究。在这里，使用角分辨光电子能谱，我们绘制出的三维电子结构的NbAs $_2$。开轨道拓扑结构对费米面（FS）的贡献不可忽略，例如同构化合物MoAs $_2$，其中开FS被提出来可能解释XMR的起源。我们进一步证明了在W $_2$ As $_3$的整个FS中观察到开放特征，W $_2$ As $_3$也是XMR半金属，具有与$TmPn_2$家族和MoAs $_2$相同的空间群$C$ 12/ $m$ 1。我们的研究结果表明，开放轨道FS拓扑结构可能是一个共同的特点之间的XMR材料与空间群的$C$ 12/ $m$ 1，因此可能发挥作用，在确定相应的XMR效应与电子-空穴补偿。
2022-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Evidence for trivial Berry phase and absence of chiral anomaly in semimetal NbP
我们报告了详细的磁输运研究在NbP单晶。用气相传输法生长出了高质量的晶体。一个非常大的磁阻被证实在低温下，这是非饱和，并在高场线性。解释线性磁阻模型进行了讨论，有人认为，在铌磷这是联系在一起的载流子迁移率波动。没有看到负的纵向磁电阻，不像其他几个外尔铌酸盐，这表明缺乏明确的手征异常在NbP。在低温下观察到与Berry相相关的Unambibibrium Shubnikov-de-Haas振荡。朗道扇形图表明，在NbP晶体对应的费米面极值在30.5特斯拉平凡贝瑞相。
2016-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strongly angle-dependent magnetoresistance in Weyl semimetals with long-range disorder
外尔半金属中的手征异常表明，构成低能描述的左手和右手外尔费米子不是单独守恒的，例如，导致这种材料中的负磁阻。最近的实验看到了这种异常电阻响应的强烈迹象;然而，对于平行磁场和电场，在强磁场下的响应比从简单的理论考虑所预期的更急剧地达到峰值。在这里，我们发现了一种机制，从角度依赖的朗道能级结构和长程标量无序之间的相互作用，具有相同的现象。特别是，我们分析表明，数值证实，在大磁场极限下，节点间散射时间随磁场和Weyl节点间距之间的角度呈指数下降，而在弱磁场下，它对该角度不敏感。由于，在最简单的近似，internode散射时间是成比例的异常相关的电导率，这个功能可能与实验观察到的一个尖锐的峰值磁阻。
2017-08-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Surprisingly large anomalous Hall effect and giant negative magnetoresistance in half-topological semimetals
磁性拓扑半金属中由Berry曲率引起的大的内禀反常霍尔效应（AHE）由于其重要性和技术相关性而引起了人们极大的兴趣。导致大的内在AHE的机制包括外尔半金属中发散的Berry曲率，非平凡带的反交叉节环或点，以及非共线自旋结构。在这里，我们表明，一个半拓扑半金属（HTS）状态附近的拓扑临界点可以提供一个新的机制，驱动一个异常大的AHE。我们揭示了这一点，通过系统的实验和理论研究的反铁磁（AFM）的半Heusler化合物TbPdBi。我们不仅观察到一个不寻常的AHE与一个令人惊讶的大异常霍尔角ΘH（tan ΘH ~ 2，最大的反铁磁体）在其场驱动的铁磁（FM）相，但也发现了一个独特的霍尔电阻率峰在倾斜的AFM相在低场范围内，其中其等温磁化强度几乎线性依赖于场。此外，我们观察到一个几乎各向同性的，巨大的负磁电阻的幅度约为98%。我们深入的理论建模表明，这些奇特的输运性质起源于高温超导状态。在平凡自旋上带和非平凡自旋下带之间的最小Berry曲率抵消不仅导致极大的AHE，而且还显著增强了自旋下带的自旋极化，从而导致巨负磁电阻。我们的研究推进了对能带拓扑和磁性之间相互作用的理解，并为自旋电子学和其他应用的材料设计提供了新的线索。
2023-01-03 cond-mat.mes-hall
Magnetoconductivity in Weyl semimetals: Effect of chemical potential and temperature
本文在玻恩近似和自洽玻恩近似下详细分析了外尔半金属的磁导率。当杂质带电时，当载流子主要来自零朗道能级时，可以产生线性磁电阻效应。有趣的是，只要载流子主要来自零朗道能级，线性磁电阻对温度的变化是非常鲁棒的。我们将此参数区域称为高场区域。另一方面，一旦来自较高朗道能级的载流子可以提供显著的贡献，则线性磁阻消失。我们的分析表明，偏离线性磁阻的主要原因是纵向电导率偏离$1/B$行为。我们发现了自能近似的两个重要特征：1。当从高场减小外部磁场时，当$n=1$朗道能级开始贡献载流子时，$σ_{xx}$的急剧跳跃，这是中场状态的开始点; 2.在低场区，$σ_{xx}$表现出$B^{-5/3}$行为，导致磁电阻$ρ_{xx}$表现出$B^{1/3}$行为。详细细致的数值计算表明，自能近似（包括Born近似和自洽Born近似）不能解释最近在Weyl半金属中观测到的线性磁电阻效应。
2017-10-06 cond-mat.mes-hall
Room-temperature chiral charge pumping in Dirac semimetals
手征反常是拓扑非平凡规范场抽运的手征电荷的不守恒现象，已被预言存在于Weyl半金属中。然而，到目前为止，这种效应的实验特征完全依赖于在低温下观察到的负纵向磁阻。在这里，我们报告了场调制的手征电荷泵过程和谷扩散在Cd3As2。除了传统的负磁电阻，我们观察到一个不寻常的非局部响应与负场依赖性高达室温，起源于谷极化的扩散。此外，还发现了平行电场和磁场产生的大的磁光克尔效应。这些新的实验方法提供了一个定量分析的手征异常现象，这是以前无法实现的。室温下操纵拓扑半金属谷极化的能力为理解其基本性质和利用手征费米子开辟了一条全新的途径。
2016-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of linear magnetoresistance and planar Hall effect in the Dirac semimetal PdTe
Institute of Nano Science and Technology（印度纳米科学与技术研究所）；Indian Institute of Science Education and Research Mohali（印度科学教育研究学院莫哈利分校）；Indian Institute of Technology Ropar（印度技术学院罗帕尔分校）
该研究首次在狄拉克半金属PdTe中观测到线性磁电阻和平面霍尔效应，并通过分析证明其源于无序驱动的迁移率涨落和各向异性轨道磁电阻，而非拓扑机制，强调了区分拓扑与经典输运的重要性。
2026-09-09 cond-mat.mes-hall
Origin of giant magnetoresistance in layered nodal-line semimetal TaNiTe5 nanoflakes
针对层状 Dirac 节线半金属 TaNiTe5 纳米片，本文通过方向、厚度、温度及倾斜磁场磁输运测量，提出电子-电子相互作用辅助层间输运是其各向异性巨磁电阻的起源。
2024-05-18 cond-mat.mes-hall
Negative magnetoresistance suppressed through topological phase transition in (Cd1-xZnx)3As2 films
新发现的拓扑狄拉克半金属通过控制自旋-轨道耦合以及对称性和维数，拥有各种拓扑相变的可能性。在这里，我们报告了高迁移率（Cd 1-xZnx）3As 2薄膜的磁输运研究，拓扑狄拉克半金属相可以变成一个平凡的绝缘体通过化学取代。通过高场测量与霍尔杆几何形状，归因于手征电荷泵的磁阻组件已从其他外在效应区分。负磁阻效应对Zn掺杂有明显的抑制作用，这反映了由于自旋-轨道耦合的降低而引起的拓扑相变导致能带结构的Berry曲率减小。
2018-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Field induced topological phase transition from a three-dimensional Weyl semimetal to a two-dimensional massive Dirac metal in ZrTe5
对称性保护的Dirac半金属可以通过破坏对称性而转变为Weyl半金属，从而产生手征反常和反常霍尔效应等奇异量子现象。研究表明，由于狄拉克半金属ZrTe 5的塞曼g因子大，沿b轴方向的带宽小，当塞曼分裂超过沿b轴方向的带宽时，沿b轴方向约8 T的磁场可以湮灭Weyl点，打开二维狄拉克质量带隙.这表现为磁电阻（MR）在8 T以上的急剧下降，这可能是由于与2D狄拉克点相关的第零朗道能级的轨道分裂引起的额外载流子，该狄拉克点是原始外尔点的后代。在低场和高场区域中的霍尔效应和不同的各向异性磁阻（AMR）提供了额外载流子的进一步证据。我们的实验揭示了Dirac半金属ZrTe_5中场致Weyl点湮灭的可能的拓扑量子相变，并给出了高场下MR下降的另一种解释。
2017-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Field-Induced Weyl-Like Crossings and Longitudinal Magnetoconductivity in Dirac Systems
Instituto Superior de Tecnologı́as y Ciencias Aplicadas, Universidad de La Habana（哈瓦那大学应用技术与高等理工学院）
本文构建低能模型，提出纵光子诱导的赝标量可将 Dirac 半金属转变为 Weyl 半金属，并给出纵向磁电导一般表达式，成功解释 ZrTe5 和 Na3Bi 的负纵向磁阻。
2026-10-22 cond-mat.mes-hall hep-ph
Current-Induced Spin Accumulation and Magnetoresistance in Chiral Semimetals
该研究证明在手性半金属中，因镜像对称破缺使相反手性Weyl节点能量不同，避免了自旋积累抵消，并发现与电流诱导自旋积累相关的独特磁电阻机制。
2023-11-10 cond-mat.mes-hall
Quantum Transport in Topological Semimetals under Magnetic Fields
拓扑半金属是物质的三维拓扑状态，其中传导带和价带在有限数量的点处接触，即，外尔节点拓扑半金属在Weyl节点上有成对的Berry曲率的单极子和反单极子，在某些表面上有拓扑保护的费米弧。本文根据磁场的强度，综述了我们最近在拓扑半金属中量子输运方面的工作。在弱磁场下，弱反局域化效应引起的正磁电阻率与非平凡Berry曲率引起的负磁电阻率之间存在竞争。我们提出了一个弱反局域化的磁导率的拟合公式。我们认为，弱局域化可能是由层间效应和相互作用效应引起的，并发生在双Weyl半金属中。对于拓扑半金属中由非平凡Berry曲率引起的负磁电阻，我们给出了负磁电阻与载流子密度的关系。在强磁场下，特别是在量子极限下，磁导依赖于无序散射势的类型和范围。高场正磁导率可能不是一个令人信服的签名的手征异常。对于长程高斯散射势和半填充情况，磁导率在量子极限下可以是线性的。在Weyl节点处发现了最小的电导率，尽管那里的态密度为零。
2016-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
