北京大學(xué)物理學(xué)院量子材料科學(xué)中心孫棟教授與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心、物理學(xué)院、中國(guó)科學(xué)院強(qiáng)耦合量子材料物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室曾長(zhǎng)淦教授合作，在中紅外波長(zhǎng)下對(duì)碲（Te）進(jìn)行了圓偏振相關(guān)光電流的測(cè)量，為支持碲（Te） 作為“外爾半導(dǎo)體”提供了有力的光學(xué)證據(jù)。相關(guān)研究成果以《利用中紅外圓偏振光電效應(yīng)揭示半導(dǎo)體碲中的與外爾有關(guān)的光學(xué)響應(yīng)》（“Unveiling Weyl-related optical responses in semiconducting tellurium by mid-infrared circular photogalvanic effect”）為題，于2022年9月16日在線發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。 =\CbX  
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外爾半金屬由于其具有非平庸的能帶結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了許多與之相關(guān)的新奇拓?fù)涮匦�，近年�?lái)吸引了廣泛的研究興趣。此前，與外爾錐相關(guān)的拓?fù)湫再|(zhì)通常被視為半金屬材料的獨(dú)有性質(zhì)，若能將半導(dǎo)體的一系列如靈活的可調(diào)控性等有利性質(zhì)與外爾半金屬所具有的新奇特性相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)“外爾半導(dǎo)體”，在未來(lái)高性能電子器件和光電子器件方面將會(huì)具有巨大應(yīng)用潛力。因此，在揭示了外爾半金屬的各種拓?fù)涮匦灾�后，“外爾半�?dǎo)體”是該領(lǐng)域下一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容之一。
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碲（Te）在傳統(tǒng)上被認(rèn)為是一種窄帶隙半導(dǎo)體，最近，有輸運(yùn)測(cè)量報(bào)道了在Te中存在外爾點(diǎn)的潛在證據(jù)，使Te成為實(shí)現(xiàn)“外爾半導(dǎo)體”的一個(gè)可能的體系，然而實(shí)驗(yàn)上仍然需要更多的證據(jù)來(lái)幫助證實(shí)其“外爾半導(dǎo)體”的特性。外爾錐的手性是外爾半金屬的特征之一，其會(huì)導(dǎo)致在外爾點(diǎn)附近形成自旋翻轉(zhuǎn)的能帶結(jié)構(gòu)，同時(shí)帶來(lái)與之相關(guān)的圓偏振光學(xué)選擇定則。實(shí)驗(yàn)中觀察到了在4.0 和10.6 微米波長(zhǎng)下圓偏振光電效應(yīng)（CPGE）的符號(hào)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，這一現(xiàn)象說(shuō)明兩個(gè)波長(zhǎng)下對(duì)應(yīng)著不同的光學(xué)躍遷過(guò)程：一個(gè)躍遷產(chǎn)生在外爾錐內(nèi)部，由外爾點(diǎn)的手性帶來(lái)相鄰兩條能帶間的自旋翻轉(zhuǎn)的能帶結(jié)構(gòu)，而另一個(gè)則發(fā)生在跨越帶隙的兩個(gè)不同外爾錐之間。該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與計(jì)算得到的躍遷矩陣元的結(jié)果相一致。這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象揭示了Te在單個(gè)外爾錐內(nèi)和不同外爾錐之間的躍遷過(guò)程中所遵循獨(dú)特的光學(xué)選擇規(guī)則，為支持Te 作為“外爾半導(dǎo)體”提供了有力的光學(xué)證據(jù)。外爾半導(dǎo)體Te同時(shí)具有超高的遷移率、應(yīng)變和厚度可調(diào)的帶隙，以及二維分層結(jié)構(gòu)與優(yōu)良的空氣穩(wěn)定性，不僅為探索和調(diào)控半導(dǎo)體材料中奇異拓?fù)湮锢硖峁┝死硐氲钠脚_(tái)，而且也為實(shí)現(xiàn)多功能外爾器件提供了前所未有的應(yīng)用前景。 *$`r)pV%AK  
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北京大學(xué)物理學(xué)院量子材料科學(xué)中心2017級(jí)研究生馬駿超為論文第一作者，孫棟與曾長(zhǎng)淦為共同通訊作者，其他主要合作者還包括中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心王征飛教授、中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所程晉羅研究員。研究工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、北京自然科學(xué)基金等支持。 7T4rx53  
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