拓扑Dirac材料通常具有受时间反演对称保护的拓扑能带结构，从而具有很强的抗背散射的功能，是发展低损耗电子器件的一个潜在方向。由于这些特点，拓扑Dirac材料是目前凝聚态物理领域研究的热点。从拓扑分类角度看，绝缘体可分为平庸的绝缘体以及非平庸的拓扑绝缘体(TI);而同样对于金属而言，也可以分为拓扑平庸的金属以及拓扑非平庸的金属。本文主要基于碲化物类拓扑Dirac材料Bi0.05Sb1.95Te3以及ZrTe5，详细研究了它们的输运特性。其主要研究内容以及结果可概括为以下三个方面。　　一.拓扑绝缘体Bi0.05Sb1.95Te3与亚铁磁绝缘体BFe12O19之间的磁近邻效应利用范德瓦尔斯外延薄膜生长技术，在不同衬底上生长出了高质量的拓扑绝缘体Bi0.05Sb195Te3纳米片，并基于此技术，最终在具有较大适配度的亚铁磁绝缘体BaFe12O19(BaM)上生长出了高质量的拓扑绝缘体Bi0.05Sb1.95Te3纳米片。利用实验室现有的微纳加工手段，制备了TI/BaM异质结量子器件并详细测量了该异质结的输运特性。输运特性研究取得了以下结果:　　1.在实验上清晰地观测到了异质结中的弱局域化效应(weak localizationeffect)，表现为低温下观测到的负磁阻，表明拓扑绝缘体表面态的时间反演对称性被衬底的铁磁交换相互作用破坏。　　2.通过对弱局域化效应的理论分析，发现在拓扑绝缘体表面态Dirac点附近出现了一个大约10meV的能隙。　　相比于磁性掺杂，通过磁近邻效应的方法在拓扑绝缘体表面态打开能隙不会引入额外的磁性杂质，且能得到较高的居里温度。研究表明，拓扑绝缘体-亚铁磁绝缘体异质结是研究时间反演对称性破缺后拓扑表面态量子输运特性的理想平台。　　二.ZrTe5中Dirac半金属位相的输运证据　　利用机械剥离的方法，从针状的ZrTe5块材中剥离出不同厚度的纳米条带，利用实验室现有的微纳加工手段，制备出了不同厚度的ZrTe5量子器件。通过对不同厚度样品在高场下的输运特性研究，我们得到了以下的实验结果:　　1.在不同方向上观测到了手性磁效应。当沿着ZrTe5晶体轴a轴方向施加电流时，我们在低温下观测到了当磁场与电流方向平行时的负磁阻。当电流与磁场沿着c轴方向时，我们又在c轴方向上观测到了负磁阻。进一步研究发现，两个方向的负磁阻高度依赖于电流方向与磁场方向的夹角，且观测到的正磁导（负磁阻）满足磁场平方关系，表明观测到的负磁阻为拓扑Dirac半金属所特有的手性磁效应。　　2.通过对量子振荡的分析发现，在ZrTe5中存在一个非平庸的贝里位相，分析朗道指数n与1/B的线性关系发现，朗道指数截距接近理论预言的1/8。这与三维的Dirac半金属所具有的贝里位相相吻合。　　3.通过对不同方向的量子振荡研究发现，层状材料ZrTe5具有一个三维的各向异性的费米面。　　上述的实验结果表明，层状材料ZrTe5中具有三维Dirac半金属位相。并且在层状材料ZrTe5中，很弱的磁场(大约5T)就能驱动系统的费米能级到达量子极限（朗道指数n=1），表明该材料是研究三维Dirac费米子量子输运特性的理想体系。　　三.Dirac半金属ZrTe5中的塞曼效应　　紧接着，研究了ZrTe5单晶块材中的塞曼效应。与纳米条带不同，ZrTe5单晶展现出了非常强的塞曼劈裂效应，且当系统费米能级进入朗道指数n=1后，我们发现高场下ZrTe5单晶的磁阻出现了非常陡峭的下降。通过详细的转角磁阻研究发现:　　1.通过对量子振荡的详细分析，估算发现ZrTe5单晶a-c面内（对应磁场B沿着层间方向）的载流子具有很大的兰德g因子，约32。而其他面内的载流子具有较小的g因子。　　2.由于ZrTe5具有很弱的层间耦合，输运研究发现层间方向的带宽(band width)较小，约10 meV量级。当磁场B＞8 T后，塞曼劈裂将超过层间方向的带宽，从而驱使系统由低场部分的三维Weyl半金属转变为高场部分二维的有质量的Dirac金属。　　3.当系统费米面在高场下转变为二维有质量的Dirac金属后，相应地观测到了高场下(大于8T)非常陡峭的负磁阻。详细的分析发现，高场下观测到的负磁阻源于二维有质量的Dirac金属在量子极限下的轨道劈裂(orbitalsplitting)。　　上述实验结果表明在层状材料ZrTe5中，较弱的层间耦合（小的带宽）和较大的塞曼劈裂之间存在相互竞争关系，二者的相互作用将驱使系统从三维的费米面转变为二维，并导致高场下轨道劈裂等一些新奇的物理现象。　　综上所述，对碲化物类拓扑绝缘体的研究发现，磁近邻效应能诱导出弱局域化效应，可以打开拓扑绝缘体表面态能隙，为进一步的时间反演对称破缺拓扑表面态的输运研究打下了坚实的基础。对ZrTe5的输运特性研究发现，ZrTe5中存在手性磁效应以及非平庸的贝里位相，表明该材料是层状的三维Dirac半金属。此外，单晶ZrTe5在高场下展现出非常强的塞曼劈裂，导致系统费米面由三维转变为二维，并伴随轨道劈裂效应。这些量子输运特性表明ZrTe5是研究三维拓扑Dirac费米子的理想体系。