Producția de monocristale

Ambii compuși – NbAs și NbP – fac parte din semimetalele Weyl topologice, una dintre cele mai studiate clase de materiale din fizica materiei condensate.

Împreună cu Institutul de Fizică Aplicată

Institutul de Fizică Aplicată al Universității de Stat din Moldova este partenerul nostru oficial. Cercetătorii săi sunt coautori ai unui studiu internațional despre fermionii Weyl din NbAs, realizat împreună cu colegi din SUA, Germania și Japonia (Applied Physics Letters, 2018).

În această lucrare au fost folosite cristale de NbAs de câțiva milimetri, cu fețe bine definite. Ele au fost obținute prin transport chimic cu iod: sinteza și creșterea au loc în aceeași fiolă de cuarț sigilată, iar cristalele cresc la 850 °C. Faza NbAs a fost confirmată prin difracție de raze X.

De ce NbAs și NbP interesează fizicienii

În 2015, calculele teoretice au prezis că NbAs, NbP și compușii înrudiți TaAs și TaP sunt semimetale Weyl: electronii din ei se comportă ca particulele Weyl fără masă, care în fizica particulelor elementare nu au fost observate niciodată. În același an, experimentele au confirmat predicția: în cristalele de NbAs, spectroscopia de fotoemisie a pus în evidență fermionii Weyl și stările de suprafață asociate lor – „arcele Fermi”.

Structura electronică neobișnuită se manifestă și în proprietățile de transport. În NbP au fost măsurate o mobilitate foarte ridicată a purtătorilor de sarcină și o magnetorezistență extrem de mare: 850 000% la 1,85 K în câmp magnetic de 9 T și circa 250% la temperatura camerei.

Structura cristalină

NbAs și NbP cristalizează într-o rețea tetragonală fără centru de inversie (grupul spațial I4₁md). Lipsa centrului de inversie este condiția necesară pentru existența punctelor Weyl în cristalele nemagnetice.

Pentru ce cercetări

• magnetotransport: magnetorezistență extrem de mare, oscilații cuantice, magnetorezistență longitudinală negativă legată de anomalia chirală;
• spectroscopie de fotoemisie cu rezoluție unghiulară (ARPES): punctele Weyl din volum și arcele Fermi de la suprafață;
• optică ultrarapidă și în infraroșu: dinamica fermionilor Weyl fotoexcitați.

Cum comandați

Scrieți-ne de ce compus și de câte probe aveți nevoie, pentru ce experiment și ce dimensiuni trebuie să aibă cristalele. Vă oferim consultanță în alegerea parametrilor și vă comunicăm condițiile și termenul de livrare.

Surse:

• C. P. Weber și coautorii, „Directly photoexcited Dirac and Weyl fermions in ZrSiS and NbAs”, Applied Physics Letters 113, 221906 (2018)
• H. Weng și coautorii, „Weyl Semimetal Phase in Noncentrosymmetric Transition-Metal Monophosphides”, Physical Review X 5, 011029 (2015)
• S.-Y. Xu și coautorii, „Discovery of a Weyl fermion state with Fermi arcs in niobium arsenide”, Nature Physics 11, 748 (2015)
• C. Shekhar și coautorii, „Extremely large magnetoresistance and ultrahigh mobility in the topological Weyl semimetal candidate NbP”, Nature Physics 11, 645 (2015)