近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場科學(xué)中心研究員田明亮課題組在拓?fù)浒虢饘俨牧涎芯糠矫嫒〉眯逻M(jìn)展。相關(guān)研究結(jié)果以Extremely large magnetoresistance in topological semimetal candidate pyrite PtBi2 為題，作為編輯推薦（Editor’s Suggestion）論文發(fā)表在近期的美國物理學(xué)會(huì)期刊《物理評論快報(bào)》（Physical Review Letters）上。

　　拓?fù)涞依税虢饘偈悄壳澳蹜B(tài)和材料科學(xué)領(lǐng)域研究的前沿，在未來低能耗電子學(xué)器件應(yīng)用上具有潛在價(jià)值。由于其電子能帶具有三維的狄拉克錐結(jié)構(gòu)，可視為“三維石墨烯”。在接近能帶的狄拉克點(diǎn)，載流子具有很高的遷移率并表現(xiàn)出超大的線性磁電阻效應(yīng)等。最近理論工作預(yù)言，在立方PtBi2中可能存在非平庸的能帶結(jié)構(gòu)，是一種新的拓?fù)浒虢饘俨牧稀?qiáng)磁場中心副研究員朱相德經(jīng)過反復(fù)探索，成功合成出高質(zhì)量PtBi2單晶樣品，其低溫下剩余電阻比高達(dá)1700。

　　課題組博士研究生高文帥和研究員寧偉利用穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置，系統(tǒng)研究了半金屬立方相PtBi2單晶的高場磁電阻行為，發(fā)現(xiàn)在33T磁場下的磁電阻高達(dá)1.12×107%且沒有達(dá)到飽和，超過目前已知的其他拓?fù)浒虢饘俨牧现杏^察到的最大磁阻。

　　高磁場下的Shubnikov de Hass量子振蕩實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，立方PtBi2表現(xiàn)出高載流子遷移率（~105cm2V-1s-1）和超大的磁電阻效應(yīng)，而且存在非平庸的貝里相位，屬于新一類拓?fù)涞依税虢饘俨牧稀?qiáng)磁場中心研究員郝寧寧以及北京應(yīng)用物理與計(jì)算數(shù)學(xué)研究所副研究員鄭法偉通過第一性原理方法，從能帶計(jì)算上確認(rèn)了PtBi2中存在狄拉克點(diǎn)，且費(fèi)米面附近存在三種有效質(zhì)量不同的載流子，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。

　　研究工作受到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、百人計(jì)劃項(xiàng)目以及國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目資助。

圖1. 立方PtBi2的電輸運(yùn)性能。在33T磁場下其磁電阻高達(dá)1.12×107% 

圖2. 立方PtBi2的能帶結(jié)構(gòu)和費(fèi)米面。費(fèi)米面附近存在三種有效質(zhì)量不同的載流子