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外爾半金屬WSM為新型拓撲材料 中國研究已取得諸多突破和專利

2024-02-06科學

外爾半金屬(WSM)為新型拓撲材料 中國研究已取得諸多突破和專利

外爾半金屬(WSM)又稱為三維石墨烯,是一種以外爾費米子為準粒子的新型拓撲材料。外爾半金屬具有三維無能隙線性色散能帶結構,這賦予其諸多獨特性質,包括手性反常、手性磁效應、量子泵浦效應、平面霍爾效應、負磁阻效應等。




根據新思界產業研究中心釋出的【 2024-2029年中國外爾半金屬(WSM)行業市場深度調研及發展前景預測報告 】顯示,外爾半金屬具有電子遷移率極高、光學各向異性強、電子輸運性質獨特等特點,可用於開發高度整合化、多功能、低能耗的光隔離器、環行器、非互易熱發射器、探測器、溫度傳感器等電子器件,在光電器件、量子計算、影像資訊處理、軌域角動量探測、傳感等領域套用前景廣闊。

外爾半金屬分為第一類外爾半金屬、第二類外爾半金屬,第二類外爾半金屬特征為在外爾點附近,其狄拉克錐是傾斜的,所相應的電子色散關系在外爾點附近不滿足勞侖次變換對稱性。外爾半金屬又可分為破壞時間反演對稱性(T)的磁性外爾半金屬(MWS)、破壞空間反演對稱性(P)的非磁性外爾半金屬兩大類,其中磁性外爾半金屬研究熱情較高。



外爾半金屬是繼石墨烯、拓撲絕緣體之後拓撲材料領域研究熱點,全球相關研究院校及機構有美國萊斯大學、美國史丹佛大學、東京大學、北京大學量子材料科學中心、中國科學院物理研究所、北京大學物理學院、復旦大學、中山大學、南京大學、山西師範大學材料科學研究院等。

目前在研外爾半金屬有二碲化鎢WTe2、鉭銥碲化物TaIrTe4、Td相的MoTe2、CrP2O7、Co3Sn2S2、TaAs、Mn3Sn等。實驗室鑒定外爾半金屬方法有使用角分辨光電子能譜(ARPES)、縱向磁電阻測量等。外爾半金屬套用前景廣闊,但目前來看,其研究和套用均處於早期階段。



新思界 行業分析 人士表示,近年來,隨著研究深入,中國在外爾半金屬領域取得了諸多突破,如復旦大學修發賢團隊制備出的外爾半金屬材料砷化鈮奈米帶,導電率達石墨烯的千倍;南京大學王學鋒教授團隊在拓撲外爾半金屬MoTe2單晶基礎上,采用鉭替位摻雜引入電洞的策略,實作了超導轉變溫度的大幅提升。



目前中國已擁有大量外爾半金屬相關專利,包括【二維外爾半金屬晶體的制備方法】、【垂直CVT籽晶法制備外爾半金屬晶體的方法】、【貴金屬催化制備外爾半金屬單晶材料的方法】、【一種聲子激元增強的外爾半金屬紅外探測器】等。