Топологические полуметаллы: поверхностный транспорт и спиновые эффекты
Э.В. Девятов
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 твердого 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. Так же
обсуждаются возможности практических применений этого класса топологических систем.
|