今日Nature报道MIT又一重大发现：铁磁kagome金属中发现有质量的狄拉克费米子

【引言】

kagome晶格是具有共角三角形的二维网络，已知可以容纳不同类型的量子磁态。就电子结构而言，早已知道简单的kagome晶格紧束缚模型会产生不寻常的特征，包括无色带和狄拉克点。狄拉克点以类似于六方石墨烯晶格中的方式出现。尽管这些特征以前没有在实验中观察到，但理论上的兴趣一直存在并产生一些初步的预测。已经有研究预测，kagome晶格也可能承载导致拓扑和绝缘阶段的狄拉克电子状态，但这些状态到目前为止还没有在实验中被检测到。

【成果简介】

北京时间2018年3月20日，Nature在线发表麻省理工学院Joseph G. Checkelsky、Riccardo Comin（共同通讯）等人题为“Massive Dirac fermions in a ferromagnetic kagome metal”的文章，该团队研究了d电子kagome金属Fe₃Sn₂，其设计用于在存在铁磁有序的条件下证明了有质量的狄拉克费米子。实验观察到一个与温度无关的固有异常霍尔电导率，该电导率持续高于室温，这表明kagome平面的时间反转对称性破裂电子带显著突出Berry曲率。利用角分辨光电子能谱，观察到费米能级附近的一对准二维狄拉克锥，质量间隙为30毫电子伏，这对应于产生贝里曲率诱导霍尔电导率的大量狄拉克费米子。表明这种行为是铁磁状态下双层kagome晶格的基本对称性和原子自旋轨道耦合的结果。这项工作提供了一个铁磁kagome金属的证据和相关电子系统中出现的拓扑电子性质的例子。

【图文导读】

图1 kagome结构和Fe₃Sn₂

图2 Fe₃Sn₂异常霍尔响应

图3 Fe3Sn2区域角落的有质量的狄拉克费米子

图4 kagome双层的紧密结合和霍尔电导率

文献链接：Massive Dirac fermions in a ferromagnetic kagome metal（Nature,2018,DOI:10.1038/nature25987）

本文由材料人学术组Allen供稿，材料牛整理编辑。

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