Kristallstrukturen och magnetiskt avstämda exotiska faser i ErAsS. Kredit:Institute of Physics
Att utforska nya topologiska material och relaterade fasövergångar har varit ett centralt forskningstema inom den kondenserade materiens fysik och materialvetenskap. Topologiska material med icke-triviala anti-bandkorsningar har väckt stor uppmärksamhet. Timglasfermions yttillstånd, beläget vid spetsen i halsen på en timglasliknande dispersion, möjliggör utforskning av anmärkningsvärda topologiska faser, såsom timglasets Weyl-punkt, rörelse längs linjer med hög symmetri och timglaskedjor eller nät. Genom att introducera icke-symmorfa symmetribevarade mellanskiktskopplingar kan timglasfermionyttillståndet i topologiska kristallina isolatorer (TCI) erhållas.
Sedan forskare teoretiskt förutspådde de icke-symmorfa TCI:erna KHgX (X =As, Sb och Bi) med den timglasliknande dispersionen 2016, har experimenten med olika tekniker utförts för att observera den timglasliknande dispersionen i KHgSb, skiktade föreningar M3 Webbplats6 (M =Nb, Ta), och tredimensionella bulksystem som perovskit iridater eller vissa oxider med icke-symmorf symmetri. Emellertid verifieras timglasfermions yttillstånd sällan för nackdelarna inklusive luftkänslighet, diverse bandspridningar som korsar Fermi-nivån (EF ), och utmanande av klyvning hos de ovan nämnda kandidaterna. Det är därför mycket önskvärt att upptäcka lämpliga kandidatmaterial med timglasfermionyttillstånd för att utforska deras spännande egenskaper och nya topologiska faser.
År 2020, Qian et al. teoretiskt visat att timglasfermionyttillstånd kan realiseras i ortorombisk LaSbTe med zig-zag Sb-atomlager som staplas längs en axel med icke-symmorf symmetri. Ortorombisk LaSbTe har dock inte blivit experimentellt tillgänglig än så länge, snarare tetragonal LaSbTe och La-substituerad RESbTe (RE =sällsynta jordartsmetaller) har rapporterats.
Nyligen, Chen Hongxiang, Chen Long, Prof. Wang Gang Wang, et al. från Institutet för fysik vid den kinesiska vetenskapsakademin (IOP, CAS), tillsammans med samarbetspartners, har designat och syntetiserat en ny skiktad luftstabil topologisk kristallin isolatorkandidat ErAsS.
Kristallstrukturen hos ErAsS bestäms vara ortorhombisk Pnma (nr 62) med användning av enkristallröntgendiffraktion och bekräftas ytterligare av ringformigt mörkt fält med hög vinkel med användning av sveptransmissionselektronmikroskopi.
Enligt resultaten av enkristall neutrondiffraktion vid COROLLI, SNS och beräkningar av de första principerna, inducerar det förvrängda As-atomskiktet och den magnetiska ordningen av Er i detta nyupptäckta material inte bara timglasfermionens yttillstånd, utan även det magnetiskt avstämda exotiska materialet. faser inklusive den möjliga magnetiska topologiska kristallina isolatorn.
Publicerad i Advanced Materials , visar dessa resultat en ny och experimentellt tillgänglig TCI-kandidat med timglasfermionyttillstånd och exotiska faser avstämda med magnetisk struktur, vilket visar potentialen i att djupt undersöka timglasfermionsyttillståndet och samspelet mellan magnetism och topologi. + Utforska vidare
