半金属WTe2中角度依赖轨道磁阻的研究

摘要

半金属材料二碲化钨(WTe2)因其良好的热电性能以及在低温强磁场下具有极大磁阻的特点，使其成为研究热点。本文主要围绕对半金属WTe2样品的制备以及在综合物性测量系统（PPMS）和脉冲强磁场装置下的角度依赖轨道磁阻测量进行了以下几个方面的研究： （1）采用助熔剂法生长了WTe2单晶样品。根据样品的电阻随温度的变化曲线，以及XRD图谱对比，从而确定生长得到的样品具有较高的质量。 （2）对半金属WTe2单晶进行稳场转角实验，得到在电流沿不同方向时各向异性的磁阻。根据半经典输运模型，对所得到的数据进行拟合分析，得出在不同磁场强度下迁移率随温度的变化关系。通过对不同电流方向的迁移率的对比，发现仅有一对电子口袋和空穴口袋起到了主导作用。但是注意到当电流沿a方向时，kc/kb的值之间相差20%；而当电流沿b方向的时，kc/ka的值之间的相差低于10%。所以在一定程度上，程序在拟合计算时可能无法区分这两种载流子类型对输运的贡献。因此分别将不同电流方向中的电子和空穴口袋的载流子浓度以及迁移率对换且保持不同半轴之间的比例值不变，将其回代入程序，发现电流沿a方向的回带结果与原始数据差别很大，而电流沿b方向的回带结果和原始数据只有很小的误差；因此以电流沿a方向时的拟合为主，发现电子2和空穴1对输运贡献非常大，所以认为可能是由于此电子和空穴受到了拓扑保护的原因。 （3）对不同电流方向的WTe2在脉冲强磁场下进行转角磁阻测量，得到磁阻随磁场角度的变化关系。通过公式拟合发现，在脉冲强磁场的环境下，磁阻和磁场的依赖关系明显偏离了B2的依赖关系，这是因为轻微的电子和空穴载流子浓度失衡在低磁场下表现的不突出，但是在强磁场下就会表现的很明显。在电流和磁场方向固定时的变温脉冲场测量，发现依赖系数随温度升高而增大，推测可能主要是因为随着磁场强度的增大其迁移率也发生了变化而导致的。

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