[論文レビュー] Electronic Transport and quantum oscillation of Topological Semimetals

Jin Hu, Su‐Yang Xu+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 9, 2019

Topological Materials and Phenomena参考文献 326被引用数 61

ひとこと要約

3D トポロジカル半金属（DSMs、WSMs、NLSMs、および三重点半金属）に関する総合的なレビュー。バンド構造、量子振動、そして異常な輸送現象に焦点を当てる。

ABSTRACT

Three-dimensional (3D) topological semimetals represent a new class of topological matters. The study of this family of materials has been at the frontiers of condensed matter physics, and many breakthroughs have been made. Several topological semimetal phases, including Dirac semimetals (DSMs), Weyl semimetals (WSMs), nodal-line semimetals (NLSMs), and triple-point semimetals, have been theoretically predicted and experimentally demonstrated. The low-energy excitation around the Dirac/Weyl nodal points, nodal line, or triply degenerated nodal point can be viewed as emergent relativistic fermions. Experimental studies have shown that relativistic fermions can result in a rich variety of exotic transport properties, e.g., extremely large magnetoresistance, the chiral anomaly, and the intrinsic anomalous Hall effect. In this review, we first briefly introduce band structural characteristics of each topological semimetal phase, then review the current studies on quantum oscillations and exotic transport properties of various topological semimetals, and finally provide a perspective of this area.

研究の動機と目的

• 各トップロジカル半金属相（Dirac、Weyl、nodal-line、および triple-point）のバンド構造特性を導入する。
• トポロジカル半金属における量子振動の現状の理解を要約する。
• 巨大磁気抵抗、キラル異常、および固有の異常ホール効果といったエキゾチックな輸送特性をレビューする。
• 分野の展望と将来の方向性を提示する。

提案手法

• トポロジカル半金属相の理論予測と実験的実証を検討する。
• さまざまな半金属における量子振動の研究を総合する。
• ノーダル点またはノーダル線近傍で現れる相対論的フェルミオンに起因する輸送現象について論じる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 DSMs、WSMs、NLSMs、および triple-point semimetals の特徴的なバンド構造は何か？
• RQ2 量子振動は異なるトップロジカル半金属でどのように現れるか？
• RQ3 これらの材料において出現する相対論的フェルミオンから生じるエキゾチックな輸送特性は何か？
• RQ4 トポロジカル半金属輸送の研究における現在の課題と将来の方向性は何か？

主な発見

• トップロジカル半金属は Dirac/Weyl ノード、ノーダルライン、または三重縮退点をホストし、これが出現する相対論的フェルミオンをもたらす。
• これらの材料は、極端に大きな磁気抵抗、キラル異常効果、および固有の異常ホール効果を含むエキゾチックな輸送現象を示す。
• 量子振動はこれら半金属の電子構造とトポロジー的性質への洞察を提供する。
• 実験的および理論的研究は複数のトポロジー相に渡る理解を深めており、継続的な発展が見込まれる。