成果介绍

在强相关的材料中，准粒子激发可以携带分数量子数。一个有趣的可能性是形成分数化的电荷-中性费米子（例如激子和费米激子），从而导致中性费米表面和绝缘体中的朗道量子化。尽管先前在量子自旋液体，拓扑近藤绝缘体和量子霍尔系统中进行的实验已经暗示了电荷-中性费米表面，但其存在的证据尚无定论。

有鉴于此，近日，美国普林斯顿大学WuSanfeng教授等报道了在2D绝缘体单层WTe2（大带隙拓扑绝缘体）中进行朗道量化的实验观察。使用避免边缘贡献的探测方案，在材料的磁阻中发现了大的量子振动，其起振场小至约0.5特斯拉。尽管存在大电阻，但振荡轮廓表现出许多周期，模仿了金属中的Shubnikov-deHaas振荡。在超低温度下，观察到的振荡会演化为1.6特斯拉附近的离散峰，在该峰以上，朗道量化机制得到了充分发展。如此低的量化开始时间可与高迁移率常规二维电子气的行为相媲美。本文的实验要求进一步研究WTe2单层的不寻常基态，包括器件成分的影响以及在其绝缘带隙内可能存在的移动费米子和电荷-中性费米表面。

图文导读

图1.单层WTe2的器件示意图和绝缘状态。

图2.单层绝缘体中的量子振荡。

图3.单层绝缘子中的量化机制和离散的朗道能级。

图4.量子振荡的栅极依赖性。

文献信息

Landauquantizationandhighlymobilefermionsinaninsulator

(Nature,,DOI:10./s---9)

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