Свидетельства реализации топологической фазы полуметалла Вейля в объёмном селениде ртути с низкой концентрацией электронов

С.Б. Бобин, А.Т. Лончаков, В.В. Дерюшкин, В.Н. Неверов

В результате исследования магнитотранспортных свойств монокристаллов селенида ртути в широком интервале электронных концентраций обнаружены особенности, свидетельствующие о сосуществовании тривиальной бесщелевой фазы с топологической фазой полуметалла Вейля при концентрациях носителей тока <1017см-3. К ним относятся: отрицательное продольное магнитосопротивление, нетривиальная фаза Берри, электронный топологический переход Лифшица, квантовый спиновый эффект Холла с полуцелым фактором заполнения. Следствием наличия фазы полуметалла Вейля в HgSe является значительная величина спинового угла Холла, что открывает перспективы для применения этого материала в области спинтроники.

Рис. 1. (a) Магнитополевая зависимость относительного продольного магнитосопротивления MR = [ρxx(Bx)-ρ0]/ρ0 для монокристалла HgSe с концентрацией электронов ne = 8.8·1015 см-3; (b) Магнитополевая зависимость осциллирующей компоненты продольного магнитосопротивления ρxx (Bx) и холловского сопротивления ρxy (Bx) для образца с ne = 8.8·1015 см-3; (c) Зависимость нормированной на π фазы Берри от ne. Стрелкой отмечена концентрация nLT = 2×1018 cм-3, соответствующая электронному топологическому переходу Лифшица.

Научно-популярное эссе

  1. Nontrivial topology of bulk HgSe from the study of cyclotron effective mass, electron mobility and phase shift of Shubnikov–de Haas oscillations [Текст] / S.B. Bobin, A.T. Lonchakov, V.V. Deryushkin, V.N. Neverov // Journal of Physics: Condensed Matter. — 2019. — V. 31 . — P. 115701 — 115706.
  2. Peculiar behavior of magnetoresistance in HgSe single crystal with low electron concentration [Текст] / A.T. Lonchakov, S.B. Bobin, V.V. Deryushkin, V.I. Okulov, T.E. Govorkova, V.N. Neverov // Appl. Phys. Lett. — 2018. — V. 112. — P. 082101.
  3. Обнаружение квантования холловского сопротивления в селениде ртути с низкой концентрацией электронов [Текст] / С.Б. Бобин, А.Т. Лончаков, В.В. Дерюшкин, В.Н. Неверов // XXXVIII совещание по физике низких температур, Москва – Ростов-на-Дону – Шепси, 17 – 22 сентября, 2018: Тез.докл. — Ростов-на-Дону: Фонд науки и образования, 2018. — 113 c.