??　　近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場科學(xué)中心研究員田明亮課題組在狄拉克半金屬研究中取得新進(jìn)展。研究人員在狄拉克半金屬Cd3As2納米片中觀測到手性異常導(dǎo)致的平面霍爾效應(yīng)(planar Hall effect)，發(fā)現(xiàn)拓?fù)浒虢饘俅嬖谑中援惓５年P(guān)鍵證據(jù)。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在最近一期的美國物理學(xué)會期刊Physical Review B上。

　　手性異常(Chiral anomaly)是三維拓?fù)浒虢饘俚闹匾锢硖卣髦?。在輸運(yùn)實(shí)驗(yàn)上，研究人員經(jīng)常把負(fù)的縱向磁阻效應(yīng)視為手性異常存在的證據(jù)。但是最近的理論和實(shí)驗(yàn)指出，其他機(jī)制也可以誘導(dǎo)出負(fù)的縱向磁阻，比如，中性/離子雜質(zhì)導(dǎo)致的軸異常、電流的不均勻分布及電導(dǎo)漲落等。另外，對于沒有手性異常的拓?fù)浣^緣體，在實(shí)驗(yàn)上也能夠觀測到負(fù)的縱向磁阻。因此，負(fù)的縱向磁阻不能視為手性異常存在的確切證據(jù)。最近的理論計(jì)算表明，非平庸的貝里曲率和手性異常還可以導(dǎo)致另一個(gè)效應(yīng)：平面霍爾效應(yīng)，即當(dāng)面內(nèi)磁場與電流不平行或者垂直時(shí)，霍爾信號不為零。因此，如果實(shí)驗(yàn)上同時(shí)觀測到平面霍爾效應(yīng)和負(fù)的縱向磁阻效應(yīng)，則可以給出手性異常存在的確鑿證據(jù)。

　　課題組研究人員以三維拓?fù)浒虢饘貱d3As2為研究對象，利用化學(xué)氣相輸運(yùn)法生長出了高質(zhì)量的納米片，并利用微納加工技術(shù)制備了納米器件。通過在面內(nèi)旋轉(zhuǎn)磁場，發(fā)現(xiàn)在磁場平行于電流時(shí)，Cd3As2納米片展現(xiàn)出大的負(fù)縱向磁阻效應(yīng)。而在電磁場不平行或者垂直的情況下，可以探測到與角度滿足cosqsinq關(guān)系的平面霍爾效應(yīng)信號，與理論預(yù)言一致。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明平面霍爾效應(yīng)與負(fù)的縱向磁阻是隨溫度同步變化的，意味著這兩個(gè)效應(yīng)可能具有相同的物理起源，即：手性異常。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，平面霍爾效應(yīng)的幅值在弱場下正比于磁場的平方，而在強(qiáng)場下（>8.6 T）與磁場呈線性關(guān)系。

• (a)納米器件實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)圖；(b)不同溫度下的平面霍爾效應(yīng); (c) 不同溫度下的負(fù)縱向磁阻；（d）平面霍爾效應(yīng)和縱向磁阻幅值隨溫度的變化關(guān)系；(e)平面霍爾效應(yīng)的幅值隨磁場的變化。
  
  
  該研究工作給出了三維拓?fù)浒虢饘僦写嬖谄矫婊魻栃?yīng)的直接證據(jù)，對進(jìn)一步研究三維拓?fù)浒虢饘僦械氖中援惓＞哂兄匾饬x。相關(guān)結(jié)果以Probing the chiral anomaly by planar Hall effect in Dirac semimetal Cd3As2 nanoplates 為題目發(fā)表在Physical Review B [Phys. Rev. B 98,161110(R) (2018)]上。
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• 該工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金以及中科院百人計(jì)劃等的支持。其輸運(yùn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置上完成。