半金属表面上威尔费米子的行为研究

本文研究了威尔半金属表面所捕获的威尔粒子的行欧洲杯猜球平台为初期研究人员。他们的研究被刊登在著名的《快速通讯》杂志上物理评论В．

20世纪初，德国物理学家赫尔曼·韦尔提出了韦尔粒子，即韦尔费米子的存在。不管早期的预测和寻找假想的韦尔粒子的巨大尝试，它只有在2015年才能被实验发现。这种粒子在微小的晶体中被观察到，这与人们预期它将在巨型对撞机中被观察到的情况形成了对比。这种微小的晶体被称为韦尔半金属。从那时起，这些材料已经被分析了很多，欧洲杯足球竞彩使该研究领域成为现代物理学中最重要的领域之一。

Weyl半金属可以被认为是石墨烯的3D等效物，而石墨烯是由MIPT毕业生Andre Geim和Konstantin Novoselov发现的一种2D晶体，具有独特的特性。2010年，安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃谢洛夫(Konstantin Novoselov)因他们的成就获得了诺贝尔物理学奖。与光子类似，电子在韦尔半金属和石墨烯中扮演无质量粒子的角色。欧洲杯猜球平台然而，与光子不同的是，这些粒子具有电荷，使它们有利于电子应用。欧洲杯猜球平台这种材料和各种类似材料中电子的奇异特性可以用拓扑场理论来描述。欧洲杯足球竞彩值得一提的是，2016年诺贝尔物理学奖授予了将拓扑思想引入凝聚态物理学的研究人员。

来自MIPT的博士生Zhanna Devizorova在MIPT教授Vladimir Volkov的带领下进行了一项理论研究，分析了Weyl费米子的表面状态，即电子在Weyl半金属晶体表面附近活动的方式。这些电子表面态，即电子在晶体表面的特殊状态，是在20世纪30年代由后来的诺贝尔奖得主Igor Tamm(苏联)和William Shockley(美国)提出的。他们预测并分析了这种状态的第一个理论模型。然而，研究人员只是在最近才对表面状态表现出兴趣。涉及硅的现代微电子学基本都是基于近表面导电通道，这表明了该研究领域的实际意义。然而，硅本身并不是一种拓扑材料。

色散定律，将粒子的能量与其动量联系起来，支配着粒子在外部场中的行为。色散定律指出晶体的电子特性(例如电导率)是由晶体中电子的能谱来定义的。以威尔半金属中的电子为例，它们的体积能谱是由一组以动量空间中不同点为中心的偶数威尔锥(即谷)所定义的。

在这种晶体中，其表面表现出特殊的特性。威尔半金属之所以与众不同，是因为其表面状态的粒子具有独特的能谱。欧洲杯猜球平台在这样惊人的光谱中，代表具有相等能量的状态的曲线是非闭合的，类似于二维动量空间上的弧，或所谓的费米弧。费米弧连接了属于完全不同的韦尔锥的电子谱点。与威尔费米子相反，普通电子表现出闭合的费米曲线，类似于一个圆。迄今为止，与费米弧有关的理论解释一直依赖于晦涩而复杂的第一性原理计算机计算。MIPT的研究人员利用Weyl费米子在晶体表面的位置服从Weyl微分方程这一事实，推导出了成功解释半金属表面谷间相互作用的边界条件。通过利用导出的边界条件，他们“手工”解出了两个谷的韦尔方程，从而解析地发现了费米弧的形状。在实际应用中，研究者对实验数据进行了定性和定量的描述，并确定了费米弧的形成主要由晶体表面的韦尔费米散射引起的谷间强烈相互作用控制。

可以提出，Weyl半金属有能力允许超快电子。目前，理论研究人员正在研究形成Weyl半金属的下一代电子器件的基础原理。MIPT研究人员的分析方法是一种相对轻松的方法来解释磁场和电场对韦尔费米子的影响。这种方法的启发式能力可以显著促进高效和更快的电子产品。