Cтатьи, принятые к публикации

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 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.

PACS: 71.30.+h, 73.40.Qv (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2025.04.039962
Цитата: Девятов Эдуард Валентинович "Топологические полуметаллы: поверхностный транспорт и спиновые эффекты" УФН, принята к публикации

23 апреля 2025

English citation: Deviatov Eduard Valentinovich “Topological semimetals: surface transport and spin effectsPhys. Usp., accepted; DOI: 10.3367/UFNe.2025.04.039962

Список литературы (115) ↓ Похожие статьи (20)

  1. Киттель Ч Введение в физику твёрдого тела (М.: Наука, 1978)
  2. Armitage N P, Mele E J, Vishwanath A Rev. Mod. Phys. 90 015001 (2018)
  3. Volkov B A, Pankratov O A JETP Lett. 42 178 (1985)
  4. Кононов А А, Девятов Э В Письма в ЖЭТФ 104 831 (2016); Кононов А А, Девятов Э В 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 (2) 197 (2007)
  8. B<$>ddot {rm u}<$>ttiker M Phys. Rev. B 38 9375 (1988)
  9. HalperB I Phys. Rev. B 25 2185 (1982)
  10. Haldane F D M Phys. Rev. Lett. 61 2015 (1988)
  11. Konig M Science 318 766 (2007)
  12. Schmidt T L Phys. Rev. Lett. 108 156402 (2012)
  13. Kainaris N Phys. Rev. B 90 075118 (2014)
  14. Jukka I V Phys. Rev. Lett. 110 216402 (2013); Jukka I V Phys. Rev. B 90 115309 (2014)
  15. Pavan Hosur, Xiaoliang Qi Comptes Rendus Physique 14 857 (2013)
  16. Thouless D J Phys. Rev. Lett. 49 405 (1982)
  17. Hsieh D Science 323 919 (2009)
  18. Nishide A Phys. Rev. B
  19. Hongming Weng, Xi Dai, Zhong Fang J. Phys. 28 303001 (2016)
  20. Yue-Wen Fang, Hanghui Chen Commun. Mater. 1 1 (2020)
  21. Filippetti A Nat. Commun. 7 11211 (2016)
  22. Kim T H Nature 533 68 (2016)
  23. Fei Z Nature 560 336 (2018)
  24. Su-Yang Xu Phys. Rev. Lett. 116 096801 (2016)
  25. Das P K Nature Commun. 7 10847 (2016)
  26. Feng B Phys. Rev. B 94 195134 (2016)
  27. Kononov A JETP Lett. 109 180 (2019)
  28. Vul B M, Zavaritskaya E I, Zavaritskii V N JETP Lett. 27 547 (1978)
  29. Vul B M, Zavaritskaya E I JETP Lett. 35 259 (1982)
  30. Marco Bianchi Phys. Rev. Lett. 107 086802 (2011)
  31. Marco Bianchi
  32. Orlova N N Phys. Rev. B 101 235316 (2020)
  33. Orlova N N Chinese Phys. Lett. 40 077302 (2023)
  34. Sean Hart Nature Phys. 10 638 (2014)
  35. Pribiag V S Nature Nanotechnology 10 593 (2015)
  36. Shvetsov O O JETP Lett. 107 774 (2018)
  37. Shvetsov O O EPL 124 47003 (2018)
  38. KazmD Yu Zh. Exp. Teor. Fiz. 166 5 (11)
  39. Cai-Zhen Li Phys. Rev. Lett. 124 156601 (2020)
  40. Tinkham M Introduction to Superconductivity, 2d ed. (N.Y.: McGraw-Hill, 1996)
  41. Banszerus L Phys. Rev. X 15 011021 (2025)
  42. Yu W Phys. Rev. Lett. 120 177704 (2018)
  43. Varnava D Es Nanomaterials 12 (23) 4114 (2022)
  44. Morali N Science 365 1286 (2019)
  45. Wang Q Nat. Commun. 9 3681 (2018)
  46. Shvetsov O O Phys. Rev. B 101 035304 (2020)
  47. 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 Nat. Phys. 14 1125 (2018)
  50. Wang Q Nat. Commun. 9 3681 (2018)
  51. Avakyants A A J. Magnetism and Magnetic Mater. 573 170668 (2023)
  52. Shvetsov O O 115 267 (2022)
  53. Kapran O M Phys. Rev. Res. 2 013167 (2020)
  54. Kononov A EPL 122 27004 (2018)
  55. Adroguer P Phys. Rev. B 82081303 (2010)
  56. KopnN B, Melnikov A S Phys. Rev. B 84064524 (2011)
  57. Ryo Okugawa, Shuichi Murakami Phys. Rev. B 89 235315 (2014)
  58. Bovenzi N Phys. Rev. B 96 035437 (2017)
  59. Faraei Z, Jafari S A Phys. Rev. B 100 035447 (2019)
  60. Shvetsov O O EPL 132 67002 (2020)
  61. Chun-Xiao Liu Phys. Rev. B 96 075161 (2017)
  62. Woods B D Phys. Rev. B 100 125407 (2019)
  63. EsV D JETP Lett. 113 662 (2021)
  64. Bradlyn B Science 5037 (2016)
  65. Peizhe Tang, Quan Zhou, Shou-Cheng Zhang Phys. Rev. Lett. 119 206402 (2017)
  66. Guoqing Chang Phys. Rev. Lett. 119 206401 (2017)
  67. Schr<$>ddot {rm o}<$>ter N B Nature Phys. 15 759 (2019)
  68. Sanchez D S Nature 567 500 (2019)
  69. Krempask<$>acute {rm y}<$> J Phys. Rev. Lett. 126 206403 (2021)
  70. Lau A, Ortix C Phys. Rev. Lett. 122 186801 (2019)
  71. Sante D D Adv. Mater. 25 509 (2013)
  72. Kremer G Phys. Rev. Res. 2 033115 (2020)
  73. Rinaldi Ch Nano Lett. 18 2751 (2018)
  74. Avakyants A A JETP Lett. 119 625 (2024)
  75. EsV D 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, Sudb<$>o<$> A Phys. Rev. B 78 104509 (2010)
  78. Meng H, Wu X, Zheng Z EPL 104 37003 (2013)
  79. Myers E B Science 285 867 (1999)
  80. Tsoi M Phys. Rev. Lett. 80 4281 (1998)
  81. Tsoi M Nature 406 46 (2000)
  82. Katine J A Phys. Rev. Lett. 84 3149 (2000)
  83. Slonczewski J C J. Magn. Magn. Mater. 1 (1996)
  84. Shvetsov O O EPL 127 57002 (2019)
  85. EsV D Phys. Rev. B 101 155309 (2020)
  86. EsV D J. Magnetism and Magnetic Materials 540 168488 (2021)
  87. Avakyants A A JEPT Lett.
  88. Hutasoit J A Phys. Rev. B 90 134409 (2014)
  89. Yasufumi Araki, Kentaro Nomura Phys. Rev. B 93 094438 (2016)
  90. Pshenay-SeverD A J. Phys. 30 135501 (2018)
  91. Kwanyong Seo Nano Lett. 7 (5) 1240 (2007)
  92. Tai-Kang Liu Nanotechnology 26 065707 (2015)
  93. Kwanyong Seo Nano Lett. 7 1240 (2007)
  94. Tai-Kang Liu Nanotechnology 26 065707 (2015)
  95. Orlova N N Phys. Rev. B 107 155137 (2023)
  96. Duan H-J New J. Phys. 20 103008 (2018)
  97. Kaladzhyan V, ZyuzA A, Simon P Phys. Rev. B 99 165302 (2019)
  98. Kaladzhyan V, ZyuzA A, Simon P
  99. Sodemann I, Fu L Phys. Rev. Lett. 115 216806 (2015)
  100. Qiong Ma Nature 565 337 (2019)
  101. Kang K Nature Mater. 18 324 (2019)
  102. Shvetsov O O JETP Lett. 109 715 (2019)
  103. Mandal D, Das R, Agarwal A Phys. Rev. B 106 035423 (2022)
  104. ZyuzA A, ZyuzA Y Phys. Rev. B 95 085127 (2017)
  105. Tiwari A Nat. Commun. 12 2049 (2021)
  106. EsV D JETP 133 792 (2021)
  107. EsV D Chin. Phys. Lett. 39 097303 (2022)
  108. Orlova N N Phys. B 647 414358 (2022)
  109. Xing-Guo Ye Phys. Rev. Lett. 130 016301 (2023)
  110. Dushyant Kumar Nature Nanotechnology 16 421 (2021)
  111. LujM Nature Commun. 14 364 (2023)
  112. Zhang Y, Fu L Proceedings of the National Academy of Sciences 2100736118 (2021)
  113. Isobe H, Xu S-Y, Fu L Sci. Adv. 2497 (2020)
  114. Dong Li Phys. Rev. B 110 035423 (2024)
  115. Patel D K Nature Electron. 7 1111 (2024)

© Успехи физических наук, 1918–2026
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение