[论文解读] 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 61

一句话总结

对三维拓扑半金属（DSMs、WSMs、NLSMs 和三重点半金属）的全面综述，聚焦它们的带结构、量子振荡和奇异传输现象。

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.

研究动机与目标

• 介绍每种拓扑半金属相（Dirac、Weyl、nodal-line 和 triple-point）的带结构特征。
• 总结当前对拓扑半金属中量子振荡的认识。
• 综述诸如极大磁阻、手性异常和固有异常霍尔效应等奇异传输性质。
• 提供该领域的观点与未来方向。

提出的方法

• 回顾拓扑半金属相的理论预测和实验演示。
• 综合不同半金属中的量子振荡研究。
• 讨论来自近节点或近线处涌现的相对论费米子所引发的传输现象。

实验结果

研究问题

• RQ1 DSMs、WSMs、NLSMs 和 triple-point 半金属的特征带结构是什么？
• RQ2 量子振荡在不同拓扑半金属中如何表现？
• RQ3 在这些材料中由涌现的相对论费米子产生了哪些奇异传输性质？
• RQ4 在研究拓扑半金属传输方面，当前的挑战与未来方向是什么？

主要发现

• 拓扑半金属包含 Dirac/Weyl 节点、节点线，或三重简并点，导致涌现的相对论费米子。
• 这些材料表现出极端巨大的磁阻、手性异常效应和固有异常霍尔效应等奇异传输现象。
• 量子振荡为这些半金属的电子结构与拓扑特性提供洞见。
• 实验与理论研究在多个拓扑相上推进了理解，且正在持续发展。