11月26日下午,应国家脉冲强磁场科学中心朱增伟教授邀请,法国国家科学研究中心Alaska Subedi研究员为师生作了题为“Semi-Dirac fermions in hexagonal closed-packed cadmium”的学术报告。

狄拉克费米子源于高能物理中的狄拉克方程,在凝聚态中用于描述某些材料(如石墨烯、拓扑绝缘体表面态)的低能激发。体系的导带与价带在费米能附近交叉形成四重简并的无质量费米子,称为狄拉克点,在该交叉点附近能量沿各动量方向呈线性色散关系。半狄拉克费米子是狄拉克费米子的特殊变体,在特定材料的相变临界点出现,兼具线性和二次色散特征。表现出极端各向异性的载流子“有效质量”,通常在一个方向上呈无质量态的狄拉克费米子(线性色散),而在垂直方向上为具有质量的薛定谔费米子(抛物线色散)。这类准粒子已在凝聚态物理的多种理论框架中被提出。
报告中,Alaska Subedi研究员探讨了基于第一性原理计算的相关研究成果:在六方密堆积金属镉的电子能带结构中,在费米能级-3eV处导带和价带电子会形成反交叉的半狄拉克能带。沿面外方向(Γ-A)呈线性色散关系,而沿面内方向(Γ-M)和(Γ-K)呈二次色散关系。研究表明,这种方向依赖的线性与二次色散源自于s轨道与pz轨道之间的杂化作用。在动量空间内,半狄拉克能带会产生一个“透镜状非椭球型”电子费米口袋。沿着面外的方向,“透镜状”电子费米口袋在极点位置处半狄拉克能带会产生一个线性的费米面横截面积,其截面面积随动量的变化关系与实验观测到的桑德海默振荡周期高度吻合。Alaska Subedi研究员的相关研究揭示了金属镉材料中存在着半狄拉克费米子,并结合实验数据展示出半狄拉克费米子是镉金属中存在明显的桑德海姆振荡的根本原因,为后续镉金属桑德海姆振荡研究提供了丰富的理论知识和新的物理思考。
Alaska Subedi,法国国家科学研究中心、巴黎综合理工学院理论物理中心研究员。于2006年至2010年在美国田纳西大学诺克斯维尔分校攻读物理学博士学位,随后在斯图加特马克斯·普朗克固体研究所、巴黎综合理工学院理论物理中心从事博士后研究,2014年至2015年在汉堡马克斯·普朗克物质结构与动力学研究所工作,2016年至今任职于巴黎综合理工学院理论物理中心。其研究聚焦理论凝聚态物理领域,涵盖非线性声子学、光诱导材料调控、超导性、电荷密度波与热电性质等方向,已在Nature、Science Advances等权威期刊发表论文60余篇。目前,Alaska Subedi研究员正在招收博士生以及博士后,请有意向的师生积极了解。