[论文解读] A de Hass-van Alphen study of the Type-II Dirac semimetal candidates $A$Te$_2$ ($A =$ Pt, Pd)
本研究通过德哈斯-范阿尔芬量子振荡研究PtTe₂和PdTe₂的电子结构。结果揭示了两种材料均具有低有效质量、高迁移率以及π贝里相位，证实了狄拉克电子的存在，并支持将PtTe₂归类为三维Type-II狄拉克半金属，与PdTe₂类似。
We report on a magneto-transport and quantum oscillations study on high quality single crystals of the transition metal di-tellurides PtTe$_2$ and PdTe$_2$. The de Haas-van Alphen (dHvA) oscillations in the magnetization measurements on PtTe$_2$ reveal a complicated, anisotropic band structure characterized by low effective masses and high mobilities for the carriers. Extracted transport parameters for PtTe$_2$ reveal a strong anisotropy which could be related to the tilted nature of Dirac cone. Using a Landau level fan diagram analysis we find at least one Fermi surface orbit with a Berry phase of $\pi$ consistent with Dirac electrons for both PtTe$_2$ and PdTe$_2$. The light effective mass and high mobility are also consistent with Dirac electrons in PtTe$_2$. Our results suggest that similar to PdTe$_2$, PtTe$_2$ might also be a three dimensional Dirac semimetal.
研究动机与目标
- 使用高质量单晶中的量子振荡研究PtTe₂和PdTe₂的电子结构。
- 确定PtTe₂是否表现出与PdTe₂类似的三维狄拉克半金属特性。
- 通过德哈斯-范阿尔芬效应和朗道能级扇形图分析，研究费米面拓扑结构和载流子特性。
- 评估能带各向异性和有效质量在支持这些材料中狄拉克型准粒子行为中的作用。
提出的方法
- 在高质量单晶PtTe₂和PdTe₂上进行磁电输运测量。
- 执行德哈斯-范阿尔芬效应测量，以提取磁化率中的量子振荡。
- 应用朗道能级扇形图分析，以确定贝里相位和费米面拓扑结构。
- 从振荡频率和振幅中提取有效质量和载流子迁移率。
- 利用观测到的π贝里相位确认电子结构中狄拉克费米子的存在。
- 通过量子振荡和有效质量的角依赖性分析能带各向异性。
实验结果
研究问题
- RQ1PtTe₂是否表现出指示三维狄拉克半金属态的量子振荡？
- RQ2PtTe₂中载流子的有效质量和迁移率是多少，与PdTe₂相比如何？
- RQ3PtTe₂中是否存在与狄拉克电子一致的π贝里相位证据？
- RQ4PtTe₂的各向异性能带结构如何与其作为Type-II狄拉克半金属的潜在分类相关？
- RQ5PtTe₂中的输运和量子振荡参数在多大程度上与已知的狄拉克半金属PdTe₂相匹配？
主要发现
- PtTe₂中的德哈斯-范阿尔芬振荡揭示了一个复杂且各向异性的费米面，具有低有效质量和高载流子迁移率。
- 朗道能级扇形图分析显示，PtTe₂和PdTe₂中至少一个费米面轨道具有π贝里相位，表明存在狄拉克电子。
- PtTe₂中观测到的轻有效质量和高迁移率与狄拉克费米子行为一致。
- 输运参数中观测到的各向异性与倾斜狄拉克锥结构一致。
- 综合证据支持将PtTe₂归类为三维Type-II狄拉克半金属，与PdTe₂类似。
- 结果证实PtTe₂与已确立的狄拉克半金属（特别是PdTe₂）具有关键的电子特征。
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