自旋为1费米子中的量子相干输运性质研究

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在高能物理领域中的许多基本粒子都能在固体物理中找到对应的准粒子,像狄拉克费米子、外尔费米子等,这些准粒子也是近些年发现的诸多拓扑现象里的重要概念。此外,由于固体系统对对称性的要求比高能物理低,许多高能物理不允许存在的新费米子可以存在于固体系统中,比如第二类外尔费米子、双外尔费米子以及自旋为1手性费米子等。无序破坏了晶格的平移对称性,在固体的输运性质中扮演着重要的角色。强的无序会引起安德森局域化,使导体转换成绝缘体,弱的无序会引起弱局域化或弱反局域化,修正低温下的Drude电导。弱(反)局域化与电子的贝里相位、维度、杂质类型有关。这为从输运数据上分析杂质势一些参数以及材料的拓扑性质提供了方法。本文从量子相干输运的角度研究了最近在理论上被预言的自旋为1手性费米子。论文组织如下:论文的第一章讲述了整个研究的背景,首先介绍了拓扑的一些基本概念,如贝里相位、陈数等。之后介绍了拓扑绝缘体,外尔半金属,狄拉克半金属等拓扑材料的历史以及研究进展,最后介绍了最近几年预言存在于过渡金属硅化物CoSi、RhSi、RhGe等的一种自旋为1的新型费米子。第二章介绍了弱(反)局域化效应的历史背景,基本原理以及最近在拓扑材料研究中的一些应用。第三章按照标准的费曼图方法给出了自旋为1手性费米子的弱局域化电导以及磁导公式,讨论了贝里相位的影响。这里我们考虑了一个各向同性的杂质势,同时包含了谷内散射和谷间散射。我们发现仅有谷内散射存在时,相干背散射和非相干背散射的量子相干电导修正恰好相互抵消,谷间散射的存在对量子相干电导修正起主要影响。第四章为了进一步验证相干背散射和非相干背散射的贡献相互抵消是否是因为各向同性的模型的特殊性,我们选了一个有微小各向异性的杂质势重新计算了该自旋为1手性费米子的量子相干电导。第五章我们计算了这个自旋为1手性费米子的朗道能级以及手征反常导致的磁导。第六章是论文的总结和展望。
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