磁性非中心对称Weyl半金属RAlGe（R=Pr,Ce）化合物的能带研究

论文摘要

RAlGe（R=La,Pr,Ce）化合物是继TaAs家族之后用于研究Weyl半金属的很好的平台。RAlGe（R=La,Pr,Ce）中的Weyl点的种类多样。例如,在同种材料中既有Type-I类型的Weyl点也有Type-II类型的Weyl点,而根据R原子的不同,既有磁性的Weyl半金属,又有无磁性的Weyl半金属。LaAlGe已经在实验中被证实是比较理想的Type-II的无磁性的Weyl半金属。PrAlGe和CeAlGe在理论计算中被证明是具有磁性的Weyl半金属。因此,本文的主要研究内容是利用角分辨光电子能谱仪技术去测量磁性Weyl半金属RAlGe（R=Pr,Ce）的能带结构。我们利用助熔剂法成功的生长出了大尺寸高质量的PrAlGe单晶和CeAlGe单晶,并且利用XRD和EDX对样品的结构和成分进行了表征,确定了我们所生长的样品就是理论计算的Weyl半金属PrAlGe和CeAlGe,其空间群为141md（109）。随后,我们在20K的温度,即PrAlGe单晶的居里温度以上,在上海同步辐射光源利用高分辨率普通角分辨光电子能谱仪（Normal ARPES）测量了PrAlGe单晶高温相的能带结构。首先,通过在高光子能量（472 eV）下测量了PrAlGe单晶在kx-ky面的电子态分布,我们确定了PrAlGe单晶在kx-ky面上的高对称点和高对称线的位置,然后通过改变光子能量测量了kz方向的电子态分布,寻找到了体高对称点的位置。随后我们在6K的温度下,光子能量为21.2 eV的情况下,测量了PrAlGe单晶kx-ky面的电子态分布。我们按照理论计算所给的位置测量其能带,我们确定了Type-I类型的Weyl点出现的位置和能量,但是由于样品表面变质太快,以及仪器分辨率的原因,并没有观察到清晰的Weyl点。我们在同样6 K的温度（CeAlGe局里温度以上）,21.2 eV的光子能量下测量了CeAlGe单晶kx-ky面的电子态分布。由于仪器的分辨率不高和样品解理面不平的问题,我们未能测量到清晰度高的能带和Weyl半金属的费米弧表面态。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 课题背景
•   1.2 国内外在该方向的研究现状及分析
•   1.3 主要研究内容
•     1.3.1 RAlGe的晶体结构
•     1.3.2 RAlGe的磁性
•     1.3.3 RAlGe的理论计算能带图
•     1.3.4 Weyl点在RAlGe的布里渊区的分布
•     1.3.5 LaAlGe的 ARPES的实验结果
•   1.4 本章小结
• 第2章 晶体生长与结构表征方法
•   2.1 晶体生长方法
•   2.2 PrAlGe单晶和CeAlGe单晶的结构和成分测试
•     2.2.1 X射线能谱仪（EDX）
•     2.2.2 X射线衍射仪（XRD）
•   2.3 本章小结
• 第3章 角分辨光电子能谱
•   3.1 角分辨光电子能谱原理
•   3.2 角分辨光电子能谱仪实验系统
•     3.2.1 光源
•     3.2.2 超高真空系统
•     3.2.3 样品操作系统
•     3.2.4 电子分析仪
•   3.3 本章小结
• 第4章 数据分析
•   4.1 样品的成分与晶体结构的表征
•     4.1.1 PrAlGe单晶和CeAlGe单晶的成分表征
•     4.1.2 PrAlGe单晶和CeAlGe单晶的晶体结构表征
•   4.2 ARPES实验结果
•     4.2.1 PrAlGe单晶的能带测量结果
•     4.2.2 CeAlGe单晶的能带结构测量结果
•   4.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨杰明

导师: 刘畅

关键词: 半金属,角分辨光电子能谱仪,单晶,助熔剂法

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,化学

单位: 哈尔滨工业大学

分类号: O782.4;O469

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.004427

总页数: 61

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