“拓撲半金屬”是不同于“拓撲絕緣體”的一類全新拓撲電子態，具備奇異的磁輸運性質（如手性負磁阻、巨磁電阻），以及極高的載流子遷移率等，是目前量子材料領域研究的熱點和前沿。根據能帶的結構特點，拓撲半金屬可以分為拓撲狄拉克半金屬、外爾半金屬和“節線”（Node-Line）半金屬等。在拓撲節線半金屬中，能帶的交叉點在晶格動量空間形成連續的閉合曲線。在這種表面平帶（flat band）中引入電子關聯效應或超導配對，將有望實現分數拓撲態或高轉變溫度超導等新物態。

　　強磁場科學中心田明亮研究員課題組寧偉研究員、博士生安琳琳、張紅偉等，利用水冷磁體33T穩態場對層狀化合物Nb₃SiTe₆在強磁場下的量子輸運特性進行了研究。理論計算認為這種化合物可能是一種新的節線半金屬。研究人員通過解理Nb₃SiTe₆單晶獲得不同厚度的Nb₃SiTe₆納米片，并對納米片的磁電阻行為和霍爾電阻進行了仔細測量。研究表明，Nb₃SiTe₆納米片的輸運過程主要是空穴主導的，其遷移率隨著納米片變薄而減小。而磁電阻測量發現，Nb₃SiTe₆納米片在較高磁場下表現出線性磁電阻，在磁場高達33T時依然沒有飽和的跡象，同時在高場下（>20T）出現量子振蕩行為。通過不同磁場角度下的量子振蕩結果發現，Nb₃SiTe₆的費米面具有二維特征，且樣品中的電子具有非平庸的貝里位相（Berry phase）。這些實驗結果首次給出了Nb₃SiTe₆是拓撲保護的半金屬材料的實驗證據。

　　該研究成果以“Magnetoresistance and Shubnikov–de Haas oscillations in layered Nb₃SiTe₆ thin flakes”為題發表在美國物理評論雜志上 [Phys. Rev. B 97, 235113 (2018)]。該研究工作得到了國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金以及合肥大科學中心等項目的支持。

　　文章鏈接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.97.235133。

　　圖1. Nb3SiTe6納米片在（a）變溫過程中的電阻特性以及（b）不同溫度下的磁阻行為。

　　圖2. Nb3SiTe6納米片在強磁場（~33 T）下的（a）非飽和線性磁電阻和（b）不同磁場角度下的量子振蕩行為。