مقاله خواص انتقال کوانتومی Dirac Semimetal توپولوژیکی

چکیده

We report measurements of the electrical resistivity ($ρ$) and thermoelectric power (S) in a thin film of strained single-crystalline $α$-Sn grown by molecular beam epitaxy on an insulating substrate. The temperature (T) dependence of the resistivity of $α$-Sn can be divided into two regions:below T* $\approx$ 135 K $ρ$(T) shows a metallic-like behaviour, while above this temperature an increasing contribution from thermally excited holes to electrical transport is observed. However, it is still dominated by highly mobile electrons, resulting in a negative sign of the Seebeck coefficient above T = 47 K. In the low temperature limit, a small positive S likely reflects the persistent contribution from low-mobility holes or the positive phonon-drag thermopower. In the presence of the magnetic field (B) applied along an electric field or thermal gradient, we note a negative magnetoresistance or a negative slope of S(B), respectively. The theoretical prediction for the former (calculated using density functional theory) agrees well with the experiment. However, these characteristics quickly disappear when the magnetic field is deviated from an orientation parallel to the electrical field or the thermal gradient. We indicate that the behaviour of the electrical resistivity and thermoelectric power can be explained in terms of the chiral current arising from the topologically non-trivial electronic structure of $α$-Sn. Its decay at high temperature is a consequence of the decreasing ratio between the intervalley Weyl relaxation time to the Drude scattering time.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

ما اندازه گیری مقاومت الکتریکی ($ ρ $) و قدرت ترموالکتریک (های) را در یک فیلم نازک از $ α $ α $ α $-SN که توسط اپیتاکس پرتو مولکولی رشد یافته است ، بر روی یک بستر عایق گزارش می کنیم.وابستگی دما (T) مقاومت به مقاومت $ α $ -SN را می توان به دو منطقه تقسیم کرد: زیر T* $ \ تقریبا 135 $ k $ ρ $ (t) یک رفتار شبیه فلزی را نشان می دهد ، در حالی که بالاتر از این درجه حرارت در حال افزایش استسهم از سوراخ های حرارتی هیجان زده تا حمل و نقل الکتریکی مشاهده می شود.با این حال ، هنوز هم توسط الکترونهای بسیار سیار تحت سلطه است ، و در نتیجه نشانه منفی ضریب Seebeck بالاتر از T = 47 K. در حد دمای پایین ، یک مثبت مثبت احتمالاً منعکس کننده سهم مداوم از سوراخ های کم تحرک یا فونون مثبت است-drag thermopower.در حضور میدان مغناطیسی (B) که در امتداد یک میدان الکتریکی یا شیب حرارتی اعمال می شود ، به ترتیب یک مقاومت مغناطیسی منفی یا یک شیب منفی S (B) را یادداشت می کنیم.پیش بینی نظری برای سابق (محاسبه شده با استفاده از نظریه عملکردی چگالی) با آزمایش به خوبی موافق است.با این حال ، هنگامی که میدان مغناطیسی از جهت گیری موازی با میدان الکتریکی یا شیب حرارتی منحرف می شود ، این خصوصیات به سرعت از بین می روند.ما نشان می دهیم که رفتار مقاومت الکتریکی و قدرت ترموالکتریک را می توان از نظر جریان کایرال ناشی از ساختار الکترونیکی غیر واقعی توپولوژیکی $ α $ -SN توضیح داد.پوسیدگی آن در دمای بالا نتیجه ای از کاهش نسبت بین زمان آرامش Weyly Weyl به زمان پراکندگی Drude است.