新型三維拓?fù)浣^緣體材料的探索和物性研究.pdf

1、本論文的主要工作包括兩個(gè)方面內(nèi)容。對(duì)狄拉克半金屬Cd3As2單晶樣品中各向異性線性磁阻效應(yīng)研究，對(duì)弱拓?fù)浣^緣體TaAs2中各向異性巨磁阻效應(yīng)以及量子震蕩研究。
　　論文中高質(zhì)量的Cd3As2單晶樣品通過氣相傳輸方法制備得到。通過XRD粉末衍射數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)顆粒狀和片狀樣品均為體心四方結(jié)構(gòu)，有I4(l)acd對(duì)稱性。測(cè)試用顆粒單晶最大面為[112]方向，片狀單晶最大面為[001]方向。在2 K-300 K溫度范圍內(nèi)均表現(xiàn)為完全抗磁性，沒有

2、奇異的峰值出現(xiàn)，且矯頑力很小，沒有磁滯回線。比熱在在2 K-300 K溫度范圍內(nèi)也表現(xiàn)為無相變發(fā)生。He3比熱數(shù)據(jù)擬合得到的索末菲常數(shù)γ≈5.33 mJ mol-1 K-2及德拜溫度TD=122.86 K。兩種晶體零場(chǎng)電阻RRR均比較小，這意味著單晶中也許存在較多的空位。轉(zhuǎn)角磁阻測(cè)試表明Cd3As2有一定的各向異性。而固定溫度條件下，當(dāng)有外加磁場(chǎng)時(shí)，磁阻隨外加磁場(chǎng)增加而線性增大。且沿著不同方向大小不同。在整個(gè)溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的增加，

3、磁阻逐漸減小。在2K和14T條件下，[112]方向的磁阻MR約有79倍，而[100]方向的磁阻MR約有31倍。這可能對(duì)應(yīng)著各向異性的線性色散關(guān)系，而且這么大的線性磁電阻對(duì)于制作磁傳感器具有重要意義。而且在低溫強(qiáng)磁場(chǎng)下均可以看到SdH震蕩，且當(dāng)溫度高到一定程度之后SdH震蕩信號(hào)消失。這為研究費(fèi)米面附近電子的行為提供了依據(jù)。
　　弱拓?fù)浣^緣體TaAs2單晶樣品通過氣相傳輸和助溶劑均可獲得。該晶體為具有單斜結(jié)構(gòu)，空間群C2/m(No.1

4、2)。然后用軟件計(jì)算得到晶胞參數(shù)，這結(jié)構(gòu)與報(bào)道的巨磁阻材料WTe2鏈狀結(jié)構(gòu)不同。通過電輸運(yùn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，零場(chǎng)下其電阻率呈現(xiàn)典型的金屬性行為，RRR約有1000倍，證明其單晶質(zhì)量非常高。而且在某些特定磁場(chǎng)條件下，磁阻在整個(gè)溫度區(qū)間(2K-300 K)有極小值，伴隨著磁場(chǎng)誘導(dǎo)的金屬絕緣體相變。而低溫下磁電阻與磁場(chǎng)的平方近視成正比。而且磁電阻在2K和14T條件下，磁阻最高有約10萬倍，這是目前報(bào)道的磁阻材料里面非常大的。另外在低溫強(qiáng)磁場(chǎng)（2K和5

5、 T）下可以觀察到SdH震蕩信號(hào)，這對(duì)應(yīng)著量子化的朗道能級(jí)。通過傅里葉變換可以算的費(fèi)米球的大小，通過Ong-Sagon關(guān)系擬合不同溫度不同磁場(chǎng)下的震蕩數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)TaAs2有效質(zhì)量比較小。而且在其倒格子空間有多個(gè)電子口袋和空穴口袋。這與理論計(jì)算的結(jié)果基本吻合。通過轉(zhuǎn)角磁阻發(fā)現(xiàn)其磁阻存在一定的各向異性。通過霍爾測(cè)試發(fā)現(xiàn)其低溫下存在兩種不同的載流子，通過雙載流子模型擬合得到兩種不同載流子的濃度和霍爾遷移率，且數(shù)值很接近。這說明TaAs2中存在