Гигантский планарный эффект Холла в ультрачистом монокристаллическом образце селенида ртути

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В халькогениде ртути HgSe при использовании в качестве объекта исследования ультрачистого монокристаллического образца с концентрацией электронов 5.5×1015 см-3 обнаружен гигантский планарный эффект Холла с амплитудой ≈ 50 мОм см при T = 80 К в магнитном поле 10 Тл. Приводится его осциллирующая зависимость от угла поворота образца в разных магнитных полях. Характерные признаки (период осцилляций, положение экстремумов, корреляция между амплитудой планарного холловского и планарного продольного магнитосопротивления) указывают на то, что в этом немагнитном бесщелевом полуметалле с изотропной поверхностью Ферми планарный эффект Холла индуцируется киральной аномалией. Тем самым получен весомый аргумент в пользу топологической природы электронного спектра HgSe.

Об авторах

С. Б Бобин

Институт физики металлов им. М. Н. Михеева Уральского отделения РАН

Email: bobin@imp.uran.ru

А. Т Лончаков

Институт физики металлов им. М. Н. Михеева Уральского отделения РАН

Список литературы

  1. C. Goldberg and R.E. Davis, Phys. Rev. 94, 1121 (1954).
  2. Y. You, Y. Gong, H. Li, Z. Li, M. Zhu, J. Tang, E. Liu, Y. Yao, G. Xu, F. Xu, and W. Wang, Phys. Rev. B 100, 134441 (2019).
  3. K.M. Seemann, F. Freimuth, H. Zhang, S. Bl�ugel, Y. Mokrousov, D.E. B�urgler, and C.M. Schneider, Phys. Rev. Lett. 107, 086603 (2011).
  4. Y. Liu, J. Yang, W. Wang, H. Du, W. Ning, L. Ling, W. Tong, Z. Qu, G. Cao, Y. Zhang, and M. Tian, Phys. Rev. B 95, 161103 (2017).
  5. J. Li, S.L. Li, Z.W. Wu, S. Li, H. F. Chu, J. Wang, Y. Zhang, H.Y. Tian, and D.N. Zheng, J. Phys. Condens. Matter 22, 146006 (2010).
  6. H.X. Tang, R.K. Kawakami, D.D. Awschalom, and M. L. Roukes, Phys. Rev. Lett. 90, 107201 (2003).
  7. D. Thompson, L. Romankiw, and A. Mayadas, IEEE Trans. Magn. 11, 1039 (1975).
  8. Y. Bason, L. Klein, J.-B. Yau, X. Hong, J. Hoffman, and C.H. Ahn, J. Appl. Phys. 99, 08R701 (2006).
  9. F.N.V. Dau, A. Schuhl, J.R. Childress, and M. Sussiau, Sensors and Actuators A: Physical 53, 256 (1996).
  10. S.M. Young, S. Zaheer, J.C.Y. Teo, C. L. Kane, E. J. Mele, and A.M. Rappe, Phys. Rev. Lett. 108, 140405 (2012).
  11. Z. Wang, Y. Sun, X.-Q. Chen, C. Franchini, G. Xu, H. Weng, X. Dai, and Z. Fang, Phys. Rev. B 85, 195320 (2012).
  12. Z. Wang, H. Weng, Q. Wu, X. Dai, and Z. Fang, Phys. Rev. B 88, 125427 (2013).
  13. S.-M. Huang, S.-Y. Xu, I. Belopolski, C.-C. Lee, G. Chang, B.K. Wang, N. Alidoust, G. Bian, M. Neupane, C. Zhang, S. Jia, A. Bansil, H. Lin, and M. Z. Hasan, Nat. Commun. 6, 7373 (2015).
  14. H. Weng, C. Fang, Z. Fang, B.A. Bernevig, and X. Dai, Phys. Rev. X 5, 011029 (2015).
  15. S.-Y. Xu, I. Belopolski, N. Alidoust et al. (Collaboration), Science 349, 613 (2015).
  16. B.Q. Lv, H.M. Weng, B.B. Fu, X.P. Wang, H. Miao, J. Ma, P. Richard, X.C. Huang, L.X. Zhao, G. F. Chen, Z. Fang, X. Dai, T. Qian, and H. Ding, Phys. Rev. X 5, 031013 (2015).
  17. A.A. Burkov, Nature Mater. 15, 1145 (2016).
  18. A.A. Burkov, Phys. Rev. B 96, 041110 (2017).
  19. S. Nandy, G. Sharma, A. Taraphder, and S. Tewari, Phys. Rev. Lett. 119, 176804 (2017).
  20. H.B. Nielsen and M. Ninomiya, Phys. Lett. B 130, 389 (1983).
  21. T.D.C. Bevan, A. J. Manninen, J.B. Cook, J.R. Hook, H.E. Hall, T. Vachaspati, and G. E. Volovik, Nature 386, 689 (1997).
  22. P. Li, C.H. Zhang, J.W. Zhang, Y. Wen, and X.X. Zhang, Phys. Rev. B 98, 121108 (2018).
  23. S. Xu, H. Wang, X.-Y. Wang, Y. Su, P. Cheng, and T.-L. Xia, arXiv (2018), https://arxiv.org/abs/1811.06767.
  24. Sonika, M.K. Hooda, S. Sharma, and C. S. Yadav, Appl. Phys. Lett. 119, 261904 (2021).
  25. H. Li, H.-W. Wang, H. He, J. Wang, and S.-Q. Shen, Phys. Rev. B 97, 201110 (2018).
  26. M. Wu, G. Zheng, W. Chu, Y. Liu, W. Gao, H. Zhang, J. Lu, Y. Han, J. Zhou, W. Ning, and M. Tian, Phys. Rev. B 98, 161110 (2018).
  27. R. Singha, S. Roy, A. Pariari, B. Satpati, and P. Mandal, Phys. Rev. B 98, 081103(R) (2018).
  28. A. Vashist, R.K. Singh, N. Wadehra, S. Chakraverty, and Y. Singh, arXiv (2018), https://arxiv.org/abs/1812.06485.
  29. S. Liang, J. Lin, S. Kushwaha, J. Xing, N. Ni, R. J. Cava, and N.P. Ong, Phys. Rev. X 8, 031002 (2018).
  30. N. Kumar, S.N. Guin, C. Felser, and C. Shekhar, Phys. Rev. B 98, 041103 (2018).
  31. F.C. Chen, X. Luo, J. Yan, Y. Sun, H.Y. Lv, W. J. Lu, C.Y. Xi, P. Tong, Z.G. Sheng, X.B. Zhu, W.H. Song, and Y.P. Sun, Phys. Rev. B 98, 041114 (2018).
  32. P. Li, C. Zhang, Y. Wen, L. Cheng, G. Nichols, D.G. Cory, G.-X. Miao, and X.-X. Zhang, Phys. Rev. B 100, 205128 (2019).
  33. Q.R. Zhang, B. Zeng, Y.C. Chiu et al. (Collaboration), Phys. Rev. B 100, 115138 (2019).
  34. Q. Liu, F. Fei, B. Chen, X. Bo, B. Wei, S. Zhang, M. Zhang, F. Xie, M. Naveed, X. Wan, F. Song, and B. Wang, Phys. Rev. B 99, 155119 (2019).
  35. Z. Li, T. Xiao, R. Zou, J. Li, Y. Zhang, Y. Zeng, M. Zhou, J. Zhang, and W. Wu, J. Appl. Phys. 127, 054306 (2020).
  36. D.E. Kharzeev, Progress in Particle and Nuclear Physics 75, 133 (2014).
  37. B. Z. Spivak and A.V. Andreev, Phys. Rev. B 93, 085107 (2016).
  38. A.A. Burkov, Phys. Rev. B 91, 245157 (2015).
  39. Q. Li, D.E. Kharzeev, C. Zhang, Y. Huang, I. Pletikosi, A.V. Fedorov, R.D. Zhong, J.A. Schneeloch, G.D. Gu, and T. Valla, Nat. Phys 12, 550 (2016).
  40. A. Sekine, D. Culcer, and A.H. MacDonald, Phys. Rev. B 96, 235134 (2017).
  41. A.T. Lonchakov and S.B. Bobin, J. Phys. Condens. Matter 35, 065501 (2023).
  42. A.T. Lonchakov, S.B. Bobin, V.V. Deryushkin, V. I. Okulov, T.E. Govorkova, and V.N. Neverov, Appl. Phys. Lett. 112, 082101 (2018).
  43. S.B. Bobin, A.T. Lonchakov, V.V. Deryushkin, and V.N. Neverov, J. Phys. Condens. Matter 31, 115701 (2019).
  44. A.T. Lonchakov, S.B. Bobin, V.V. Deryushkin, and V.N. Neverov, J. Phys. Condens. Matter 31, 405706 (2019).
  45. C.R. Whitsett, Phys. Rev. 138, A829 (1965).
  46. I.M. Tsidilkovski, Electron Spectrum of Gapless Semiconductors, Springer, Berlin, N.Y. (1996).
  47. C.-L. Zhang, S.-Y. Xu, I. Belopolski et al. (Collaboration), Nat. Commun. 7, 10735 (2016).
  48. X. Huang, L. Zhao, Y. Long, P.Wang, D. Chen, Z. Yang, H. Liang, M. Xue, H. Weng, Z. Fang, X. Dai, and G. Chen, Phys. Rev. X 5, 031023 (2015).
  49. C. Shekhar, A.K. Nayak, Y. Sun et al. (Collaboration), Nat. Phys. 11, 645 (2015).
  50. Z. Wang, Y. Zheng, Z. Shen, Y. Lu, H. Fang, F. Sheng, Y. Zhou, X. Yang, Y. Li, C. Feng, and Z.-A. Xu, Phys. Rev. B 93, 121112 (2016).
  51. J. Du, H. Wang, Q. Chen, Q.H. Mao, R. Khan, B. J. Xu, Y.X. Zhou, Y.N. Zhang, J.H. Yang, B. Chen, C.M. Feng, and M.H. Fang, Science China Physics, Mechanics & Astronomy 59, 657406 (2016).
  52. W. Gao, M. Han, Z. Chen, A. Zhu, Y. Han, M. Zhu, X. Zhu, and M. Tian, Appl. Phys. Lett. 122, 173102 (2023).

© Российская академия наук, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах