Сайт переехал physreal.com

Трехмерными (3D) топологическими дираковскими полуметаллами (topological Dirac semimetals, TDS) называют такие материалы с нетривиальной топологией электронной зонной структуры, у которых закон дисперсии квазичастиц является линейным по всем трем направлениям импульсного пространства (k_x, k_y, k_z), а не только по двум (k_x, k_y), как в графене или на поверхности топологического диэлектрика. В TDS наблюдается много необычных явлений, включая квантовый спиновый эффект Холла, гигантский диамагнетизм и пр. Кроме того, в отличие от графена, 3D дираковские фермионы в TDS не чувствительны к спин-орбитальному взаимодействию. Однако с точки зрения практических приложений все известные на сегодняшний день 3D TDS, такие как Na₃Bi, имеют один, но очень существенный недостаток: они неустойчивы при нормальных условиях.

Рис. 1. Кристаллическая структура Cd₃As₂.

Рис. 2. Дисперсия квазичастиц в Cd₃As₂.

В работе [1] (США, Великобритания, Китай) представлены результаты ARPES-спектроскопии монокристаллов устойчивого соединения Cd₃As₂ (рис. 1), недавно предложенного в качестве кандидата на 3D TDS. Доказано наличие в нем 3D дираковских фермионов (рис. 2).

Показано, что положение уровня Ферми относительно дираковской точки можно изменять путем допирования калием. Определены скорости Ферми V_x = 1.28×10⁶ м/с, V_y = 1.3×10⁶ м/с, V_z = 3.17×10⁵ м/с в верхнем дираковском конусе и V_x = 7.55×10⁵ м/с, V_y = 7.7×10⁵ м/с, V_z = 2.27×10⁵ м/с в нижнем. Этот 3D TDS представляет собой уникальное родительское соединение для исследования других экзотических фаз (полуметаллов Вейля, аксионных диэлектриков, топологических сверхпроводников) и переходов между ними.

1.      Z.K.Liu et al., Nature Mater. 13, 677 (2014).