RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 5, 2026
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2026

 / 

Май

←  →

Конференции и симпозиумы


Топологические полуметаллы: поверхностный транспорт и спиновые эффекты

† 
Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна РАН, ул. Академика Осипьяна 2, Черноголовка, Московская обл., 142432, Российская Федерация

Современный интерес к топологическим эффектам в физике твёрдого тела в значительной степени сместился с топологических изоляторов к топологическим полуметаллам, в частности, к вейлевским полуметаллам как наиболее рафинированному представителю данного класса материалов. Как и для других топологических систем, топологических изоляторов и квантового эффекта Холла, для топологических полуметаллов характерно наличие поверхностных состояний в электронном спектре, которые характеризуются линейным законом дисперсии. В отличие от геликоидальных поверхностных состояний в топологических изоляторах, поверхностные состояния в вейлевских полуметаллах являются киральными, как в черновском изоляторе, что позволяет рассматривать вейлевские полуметаллы как трёхмерный аналог квантового эффекта Холла. При этом ключевой экспериментальной задачей является выделение вклада поверхностных состояний в свойства полуметалла в условиях наличия значительной объёмной проводимости таких материалов в силу бесщелевого объёмного спектра, что значительно затрудняет экспериментальные исследования. Следует также отметить, что благодаря жёсткой связи между импульсом и спином (spin-momentum locking) в топологическом поверхностном состоянии, вейлевские полуметаллы представляют собой интересный объект для исследования спин-зависимых явлений. В данном обзоре представлены результаты многолетних экспериментальных исследований транспортных свойств топологических полуметаллов, а именно: транспорт в условиях сверхпроводящего эффекта близости; спин-зависимый транспорт; выделение вклада поверхностных состояний в магнитном отклике; нелинейный эффект Холла как прямая демонстрация ненулевой кривизны Берри в топологических полуметаллах. Также обсуждаются возможности практических применений этого класса топологических систем.

Текст pdf (1,5 Мб)
Ключевые слова: топологические полуметаллы, сверхпроводящий эффект близости, спин-зависимый транспорт, нелинейный аномальный эффект Холла
PACS: 71.30.+h, 73.40.Qv (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2025.04.039962
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2026/5/c/
Цитата: Девятов Э В "Топологические полуметаллы: поверхностный транспорт и спиновые эффекты" УФН 196 473–489 (2026)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 30 июня 2025, 23 апреля 2025

English citation: Deviatov E V “Topological semimetals: surface transport and spin effects” Phys. Usp. 69 (5) (2026); DOI: 10.3367/UFNe.2025.04.039962

Список литературы (115) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (1) Похожие статьи (20)

  1. Киттель Ч Введение в физику твердого тела (М.: Наука, 1978); Пер. на англ. яз., Kittel Ch Introduction to Solid State Physics (New York: Wiley, 1971)
  2. Armitage N P, Mele E J, Vishwanath A Rev. Mod. Phys. 90 015001 (2018)
  3. Волков Б А, Панкратов О А Письма в ЖЭТФ 42 145 (1985); Volkov B A, Pankratov O A JETP Lett. 42 178 (1985)
  4. Кононов А А, Девятов Э В Письма в ЖЭТФ 104 831 (2016); Kononov A A, Devyatov E V JETP Lett. 104 811 (2016)
  5. Kane C L, Mele E J Phys. Rev. Lett. 95 146802 (2005); Fu L, Kane C L Phys. Rev. B 74 195312 (2006)
  6. Fu L, Kane C L, Mele E J Phys. Rev. Lett. 98 106803 (2007); Fu L, Kane C L Phys. Rev. B 76 045302 (2007)
  7. Девятов Э В УФН 177 207 (2007); Deviatov E V Phys. Usp. 50 197 (2007)
  8. Büttiker M Phys. Rev. B 38 9375 (1988)
  9. Halperin B I Phys. Rev. B 25 2185 (1982)
  10. Haldane F D M Phys. Rev. Lett. 61 2015 (1988)
  11. König M et al Science 318 766 (2007)
  12. Schmidt T L et al Phys. Rev. Lett. 108 156402 (2012)
  13. Kainaris N et al Phys. Rev. B 90 075118 (2014)
  14. Väyrynen J K et al Phys. Rev. Lett. 110 216402 (2013); Väyrynen J K et al Phys. Rev. B 90 115309 (2014)
  15. Hosur P, Qi X C. R. Phys. 14 857 (2013)
  16. Thouless D J et al Phys. Rev. Lett. 49 405 (1982)
  17. Hsieh D et al Science 323 919 (2009)
  18. Nishide A et al Phys. Rev. B 81 041309 (2010)
  19. Weng H, Dai X, Fang Z J. Phys. Condens. Matter 28 303001 (2016)
  20. Fang Y-W, Chen H Commun. Mater. 1 1 (2020)
  21. Filippetti A et al Nature Commun. 7 11211 (2016)
  22. Kim T H et al Nature 533 68 (2016)
  23. Fei Z et al Nature 560 336 (2018)
  24. Xu S-Y et al Phys. Rev. Lett. 116 096801 (2016)
  25. Das P K et al Nature Commun. 7 10847 (2016)
  26. Feng B et al Phys. Rev. B 94 195134 (2016)
  27. Kononov A et al Письма в ЖЭТФ 109 176 (2019); Kononov A et al JETP Lett. 109 180 (2019)
  28. Вул Б М, Заварицкая Э И Письма в ЖЭТФ 27 580 (1978); Vul B M, Zavaritskaya E I JETP Lett. 27 547 (1978)
  29. Вул Б М, Заварицкая Э И Письма в ЖЭТФ 35 209 (1982); Vul B M, Zavaritskaya E I JETP Lett. 35 259 (1982)
  30. Bianchi M et al Phys. Rev. Lett. 107 086802 (2011)
  31. Wang Y et al arXiv:2506.09756
  32. Orlova N N et al Phys. Rev. B 101 235316 (2020)
  33. Orlova N N et al Chinese Phys. Lett. 40 077302 (2023)
  34. Hart S et al Nature Phys. 10 638 (2014)
  35. Pribiag V S et al Nature Nanotechnol. 10 593 (2015)
  36. Shvetsov O O et al Письма в ЖЭТФ 107 803 (2018); Shvetsov O O et al JETP Lett. 107 774 (2018)
  37. Shvetsov O O et al Europhys. Lett. 124 47003 (2018)
  38. Kazmin D Yu et al ЖЭТФ 166 688 (2024)
  39. Li C-Z et al Phys. Rev. Lett. 124 156601 (2020)
  40. Tinkham M Introduction to Superconductivity 2nd ed. (New York: McGraw-Hill, 1996)
  41. Banszerus L et al Phys. Rev. X 15 011021 (2025)
  42. Yu W et al Phys. Rev. Lett. 120 177704 (2018)
  43. Esin V D et al Nanomaterials 12 4114 (2022)
  44. Morali N et al Science 365 1286 (2019)
  45. Wang Q et al Nature Commun. 9 3681 (2018)
  46. Shvetsov O O et al Phys. Rev. B 101 035304 (2020)
  47. Андреев А Ф ЖЭТФ 46 1823 (1964); Andreev A F Sov. Phys. JETP 19 1228 (1964)
  48. Blonder G E, Tinkham M, Klapwijk T M Phys. Rev. B 25 4515 (1982)
  49. Liu E et al Nature Phys. 14 1125 (2018)
  50. Wang Q et al Nature Commun. 9 3681 (2018)
  51. Avakyants A A et al J. Magn. Magn. Mater. 573 170668 (2023)
  52. Shvetsov O O et al Письма в ЖЭТФ 115 304 (2022); Shvetsov O O et al JETP Lett. 115 267 (2022)
  53. Kapran O M et al Phys. Rev. Research 2 013167 (2020)
  54. Kononov A et al Europhys. Lett. 122 27004 (2018)
  55. Adroguer P et al Phys. Rev. B 82 081303 (2010)
  56. Kopnin N B, Melnikov A S Phys. Rev. B 84 064524 (2011)
  57. Okugawa R, Murakami S Phys. Rev. B 89 235315 (2014)
  58. Bovenzi N et al Phys. Rev. B 96 035437 (2017)
  59. Faraei Z, Jafari S A Phys. Rev. B 100 035447 (2019)
  60. Shvetsov O O et al Europhys. Lett. 132 67002 (2020)
  61. Liu C-X et al Phys. Rev. B 96 075161 (2017)
  62. Woods B D et al Phys. Rev. B 100 125407 (2019)
  63. Esin V D et al Письма в ЖЭТФ 113 695 (2021); Esin V D et al JETP Lett. 113 662 (2021)
  64. Bradlyn B et al Science 353 aaf5037 (2016)
  65. Tang P, Zhou Q, Zhang S-C Phys. Rev. Lett. 119 206402 (2017)
  66. Chang G et al Phys. Rev. Lett. 119 206401 (2017)
  67. Schröter N B M et al Nature Phys. 15 759 (2019)
  68. Sanchez D S et al Nature 567 500 (2019)
  69. Krempaský J et al Phys. Rev. Lett. 126 206403 (2021)
  70. Lau A, Ortix C Phys. Rev. Lett. 122 186801 (2019)
  71. Di Sante D et al Adv. Mater. 25 509 (2013)
  72. Kremer G et al Phys. Rev. Research 2 033115 (2020)
  73. Rinaldi Ch et al Nano Lett. 18 2751 (2018)
  74. Avakyants A A et al Письма в ЖЭТФ 119 614 (2024); Avakyants A A et al JETP Lett. 119 625 (2024)
  75. Esin V D et al Письма в ЖЭТФ 118 846 (2023); Esin V D et al JETP Lett. 118 847 (2023)
  76. Barash Yu S, Bobkova I V, Kopp T Phys. Rev. B 66 140503 (2002)
  77. Sperstad I B, Linder J, Sudbø A Phys. Rev. B 78 104509 (2008)
  78. Meng H, Wu X, Zheng Z Europhys. Lett. 104 37003 (2013)
  79. Myers E B et al Science 285 867 (1999)
  80. Tsoi M et al Phys. Rev. Lett. 80 4281 (1998)
  81. Tsoi M et al Nature 406 46 (2000)
  82. Katine J A et al Phys. Rev. Lett. 84 3149 (2000)
  83. Slonczewski J C J. Magn. Magn. Mater. 159 L1 (1996)
  84. Shvetsov O O et al Europhys. Lett. 127 57002 (2019)
  85. Esin V D et al Phys. Rev. B 101 155309 (2020)
  86. Esin V D et al J. Magn. Magn. Mater. 540 168488 (2021)
  87. Avakyants A A et al Письма в ЖЭТФ 121 768 (2025); Avakyants A A et al JETP Lett. 121 727 (2025)
  88. Hutasoit J A et al Phys. Rev. B 90 134409 (2014)
  89. Araki Y, Nomura K Phys. Rev. B 93 094438 (2016)
  90. Pshenay-Severin D A et al J. Phys. Condens. Matter 30 135501 (2018)
  91. Shinoda D, Asanabe S J. Phys. Soc. Jpn. 21 555 (1966)
  92. Stishov S M et al Phys. Rev. B 86 064433 (2012)
  93. Seo K et al Nano Lett. 7 1240 (2007)
  94. Liu T-K et al Nanotechnology 26 065707 (2015)
  95. Orlova N N et al Phys. Rev. B 107 155137 (2023)
  96. Duan H-J et al New J. Phys. 20 103008 (2018)
  97. Kaladzhyan V, Zyuzin A A, Simon P Phys. Rev. B 99 165302 (2019)
  98. Duan H-J et al arXiv:2211.12350
  99. Sodemann I, Fu L Phys. Rev. Lett. 115 216806 (2015)
  100. Ma Q et al Nature 565 337 (2019)
  101. Kang K et al Nature Mater. 18 324 (2019)
  102. Shvetsov O O et al Письма в ЖЭТФ 109 751 (2019); Shvetsov O O et al JETP Lett. 109 715 (2019)
  103. Mandal D, Das R, Agarwal A Phys. Rev. B 106 035423 (2022)
  104. Zyuzin A A, Zyuzin A Yu Phys. Rev. B 95 085127 (2017)
  105. Tiwari A et al Nature Commun. 12 2049 (2021)
  106. Есин В Д и др ЖЭТФ 160 928 (2021); Esin V D et al J. Exp. Theor. Phys. 133 792 (2021)
  107. Esin V D et al Chinese Phys. Lett. 39 097303 (2022)
  108. Orlova N N et al Physica B 647 414358 (2022)
  109. Ye X-G et al Phys. Rev. Lett. 130 016301 (2023)
  110. Kumar D et al Nature Nanotechnol. 16 421 (2021)
  111. Min L et al Nature Commun. 14 364 (2023)
  112. Zhang Y, Fu L Proc. Natl. Acad. Sci. USA 118 e2100736118 (2021)
  113. Isobe H, Xu S-Y, Fu L Sci. Adv. 6 eaay2497 (2020)
  114. Li D et al Phys. Rev. B 110 035423 (2024)
  115. Patel D K et al Nature Electron. 7 1111 (2024)
© Успехи физических наук, 1918–2026
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение