狄拉克材料BaMnBi2的单晶制备和物理性质研究

傅 瑜，李梦歌，何俊宝

(南阳师范学院物理与电子工程学院，南阳 473061)

1 引 言

狄拉克半金属和外尔半金属等拓扑材料因其特殊的物理性质和潜在的应用前景，近年来在材料科学和凝聚态物理领域受到了广泛的关注[1-3]。在这些拓扑材料中，电子输运性质遵从相对论狄拉克方程或外尔方程，使得拓扑材料表现出大的线性磁阻、非平庸的Berry相位、量子霍尔效应、负的纵向磁阻等丰富的物理现象[1-3]。在理论和实验上阐明狄拉克费米子或外尔费米子等拓扑性质与其他量子性质(如磁性)之间的相互作用机制对拓扑材料的深入研究和进一步的应用都具有十分重要的意义。

最近的理论和实验研究都表明：AMnBi2(A=Ca, Sr, Ba, Eu, Yb)化合物是一类带有磁性的狄拉克半金属或外尔半金属的候选材料[4-27]。晶体结构上，层状化合物AMnBi2具有正方晶体结构，包含一个二维的Bi四方格子导电层和一个磁性绝缘的MnBi4四面体层，它们之间由A离子隔开，其中Bi四方格子导电层中存在着狄拉克费米子或外尔费米子[4-27]。A离子半径和电负性的变化，使AMnBi2化合物的晶体结构从(Ca/Yb)MnBi2的P4/nmm空间群变化到(Sr/Ba/Eu)MnBi2的I4/mmm空间群，使Bi四方格子层上下的A离子由交错排列变为正对排列[4-27]。能带结构计算和角分辨光电子能谱测量均表明：A离子的局部排列和自旋轨道耦合作用对狄拉克锥的构型起着重要作用[8-10]。

高质量单晶样品是研究材料物理性质的基础，因此，单晶样品的制备在拓扑材料研究中具有十分重要的意义。在本工作中，成功制备出层状过渡金属磷族元素化合物BaMnBi2单晶样品，并对其电磁输运性质进行了研究。……