金沙贵宾厅-优惠大厅坐落于安徽省合肥市风景秀丽的科学岛，2008年4月30日经中国科学院批准成立，依托中国科学院合肥物质科学研究院管理（科发人教字〔2008〕133号），其前身是2005年12月20日成立的“合肥强磁场科学技术研究中心”。中心目标：发展... 更多简介 +
稳态强磁场实验装置（Steady High Magnetic Field Facility，简称SHMFF）是国家发改委支持的“十一五”国家重大科技基础设施。SHMFF法人单位是中国科学院合肥物质科学研究院，共建单位是中国科学技术大学。各项任务以中国科学院金沙贵宾厅-优惠大厅为依托... 更多简介 +
近日，稳态强磁场实验装置（SHMFF）用户中国人民大学物理学系与中科院合肥研究院金沙贵宾厅-优惠大厅合作，借助SHMFF所属水冷磁体WM5研究了强磁场下CsV3Sb5单晶的量子输运物性并验证了CsV3Sb5存在拓扑非平庸的电子结构。相关成果以“Quantum Transport Evidence of Topological Band Structures of Kagome Superconductor CsV3Sb5”为题在线发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。
笼目（kagome）材料由于包含特殊的晶格结构而表现出许多新的物理性质。Kagome金属材料通常具有非平庸的拓扑电子结构，例如狄拉克（Dirac）点、鞍点（saddlepoint）和平带（flatband）等。如果这种Kagome金属还拥有长程磁序，则会出现大的反常霍尔效应、负磁阻等一系列奇异的物理现象。因此，Kagome金属已成为研究关联拓扑材料中新物态和新现象的重要平台。
近期，一类新型准二维Kagome体系AV3Sb5(A = K, Rb, Cs)引起了人们的极大关注。首先，实验表明该体系在90-110K时会有一个电荷密度波（Charge density wave, CDW）转变，而在更低温0.9-2.5K则会发生超导转变，并且这两者有一定的相关性。另外，第一性原理计算研究表明该体系在费米面附近存在着Z2拓扑属性的非平庸能带结构和表面态。尽管目前对AV3Sb5体系的CDW态和超导电性有了深入研究，对这类材料的拓扑特性的实验研究还比较缺乏。
鉴于此，中国人民大学物理学系博士生付阳、殷蔷薇、赵宁宁等人在雷和畅教授、刘凯教授的指导下，与中科院金沙贵宾厅-优惠大厅陈正博士后、朱相德研究员合作，并在中心郗传英副研究员的帮助下，开展了强磁场下CsV3Sb5单晶的量子输运物性研究，通过对Shubnikov-de Haas（SdH）量子振荡的分析以及与理论计算结果比较，揭示了CsV3Sb5的费米面上存在较小有效质量和非零贝里相位的极值轨道，这为CDW状态下CsV3Sb5中存在拓扑非平庸的电子结构提供了直接的实验证据。
实验发现在低温下CsV3Sb5有四个SdH振荡频率Fα= 27 T, Fβ = 73 T, Fϵ = 727 T和Fη = 786 T（图1）。通过不同温度下的数据分析，发现四个频率都有着较小的有效质量，特别是Fα和Fβ对应的有效质量仅有0.127(8) me和0.142(4)me（me为自由电子质量）。接着通过Landau fan图的分析，可以确定Fβ对应的极值轨道的贝里相位为1.1(1)π；而对高频振荡的LK拟合也表明Fϵ对应的费米面极值轨道可能也有着非零的贝里相位，这些结果表明CsV3Sb5存在拓扑非平庸的电子结构。此外对于SdH角度依赖的研究显示（图2），实验数据能够与发生Inverse Star of David（ISD）结构畸变的理论计算结果较好地吻合（图3），并对四个振荡频率所对应的极值轨道进行了指认。这些结果表明，即使在CDW态，CsV3Sb5仍然具有拓扑非平庸的电子结构。
论文链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.127.207002
图1. ab面内电阻数据的分析。(a) SdH振荡数据快速傅里叶变换（FFT）频谱图的低频区和高频区。(b) FFT频谱图中各个频率的峰强随温度的变化，以及拟合曲线。(c) 15K下，Fβ对应的Landau fan图。(d) 1.8 K时的高频振荡分量。红线表示使用双频LK公式拟合的结果。
图2. 转角测量的FFT频谱图以及理论计算与实验结果的对比。(a) 不同角度下的FFT频谱图。(b) 理论计算与实验结果的对比，实心符号和红实线是理论计算的结果，空心符号是实验的结果，蓝虚线是二维费米面的转角曲线。
图3. (a) 发生ISD结构畸变后的反折叠能带。插图为原始晶胞的第一布里渊的示意图。(b)和(c)理论计算频率对应的费米口袋位置。
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