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二维材料WTe2的重大突破

上海巨纳

2016/12/07 16:49

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南京大学缪峰教授课题组在WTe2的研究中取得了巨大的进步，WTe2是一种层状结构的过渡金属硫族化合物，最近因为实验上观察到的巨大不饱和磁阻已经受到了广泛的关注。其面内两个晶向相互垂直（a, b轴），由于a 轴方向钨链的形成，导致很强的面内各向异性。该课题组利用WTe₂层状可剥离的特点得到不同层数的样品，采用可校准掩模蒸镀技术制作出高质量的WTe₂薄膜器件，并发现研究WTe₂手征输运特性的样品理想厚度为7-15nm。研究人员在电流平行于b轴的样品中，观测到了显著的纵向负磁阻效应（磁场与电流方向平行）。该效应对磁场与电流之间的夹角变化非常敏感，在完全平行（夹角为零）时效应最为明显，而很小的角度就可以有效抑制该效应，分析表明该纵向负磁阻效应是由手征反常导致。同时，该课题组利用同样的制作工艺制备出电流平行于a轴（钨链）的样品，发现手征反常特性消失，从而有力验证了WTe₂作为第二类外尔半金属的特征。

在拓扑电子学的研究中，如何有效调控拓扑输运特性是实现应用的关键。在观测到手征反常效应的基础上，该课题组利用薄膜器件可栅压调控的优势，首次实现了外尔半金属费米能在外尔点附近的原位调节，在WTe₂器件中实现了手征输运特性的场效应调控。该工作不仅在凝聚态物理中为原位研究第二类外尔费米子提供了可通用的实验手段，并且对拓扑及手征电子学的应用研究有着重要的意义。特此感谢巨纳集团王阳晖，提供了性能优异的WTe2材料。使得对材料的研究，取得了重大的进步。

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