钡锰锑和铕锰锑的单晶制备
摘要：狄拉克材料,是指一类具有特殊能带结构的晶体材料,它的低能激发用狄拉克方程描述。狄拉克材料中,狄拉克费米子的能量线性的依赖于它的准动量。由此,无质量的狄拉克费米子能以不依赖于能量的恒定速度运动。我们研究的EuMnSb2和BaMnBi2材料都属于Dirac材料。同时拓扑绝缘体作为一种区别于导体、半导体及绝缘体的物质形态,这类物质的内部表现为绝缘态,而其表面表现为导电态。由于拓扑绝缘体可控的化学计量比,大的带隙以及超低的损耗,这些独特性质,使其在自旋电子学、光电子器件、量子计算、电化学等领域中存在巨大的应用前景，有望应用于下一代电子器件的设计和制造。
关键词：狄拉克材料； 费米子； 拓扑绝缘体；
一、文献综述
狄拉克材料,是指一类具有特殊能带结构的晶体材料,它的低能激发用狄拉克方程描述。而所谓狄拉克锥是指一种独特的能带结构，其能带在分离填充和未填充电子的费米能级处呈上下对顶的圆锥形。由于这种能带结构满足描述相对论粒子能量-动量关系的狄拉克方程，因此被称为狄拉克锥。这种能带描述的电子，是一种静止质量为零的粒子，其行为类似于光子。虽然，狄拉克锥在石墨烯和硅烯等二维纳米材料中相继被发现。但只有石墨烯中的狄拉克锥真正地被实验所证实。我们研究的EuMnSb2和BaMnSb2材料属于层状化合物，电子只在在单独的Bi（Sb）层上导电，MnSb层或MnBi层是绝缘层，结构参考BaMnSb2的文献，结构是一样的。导致的结果就是在费米面上有各向异性的Dirac锥，所以它们都属于Dirac材料。这种材料的体电子形成了三维的狄拉克锥结构，所以可以看作是“ 三维的石墨烯”。另外，由于这种材料的电子结构具有非平庸的拓扑性质，它也有和拓扑绝缘体类似的表面态。
石墨烯作为二维狄拉克材料,是一种由sp2杂化碳原子组成的正六边形呈蜂窝状的平面薄膜,具备诸多独特的物理特性。石墨烯，即单层的石墨，是由碳原子构成的蜂窝状结构的单原子层二维材料，也是近10年来最引人关注的热点材料。2004年,英国曼彻斯特大学的安德烈·K·海姆( Andre k.Geim)等制备出了石墨烯。海姆和他的同事偶然中发现了一种简单易行的新途径。他们强行将石墨分离成较小的碎片,从碎片剥离出较薄的石墨薄片,然后用普通的塑料胶带粘住薄片的两侧撕开胶带,薄片也随之一分二。不断重复这一过程,就可以得到越来越薄的石墨薄片,而其中部分样品仅由一层碳原子构成一他们制得了石墨烯。
瑞典皇家科学院2010年10月5日宣布,将2010年诺贝尔物理学奖授子英国彻斯特大学科学家安德烈·K·海姆和康斯坦丁·沃肖洛夫,以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的，石墨的层间作用力较弱，很容易互相剥离，形成薄薄的石墨片。当把石墨片剥成单层之后，这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。石墨烯的最新发现是人们在防腐蚀方面最有效的方法。它除了是第一种真正意义上的二维材料之外，另一个最有意思的特性是其电子的狄拉克—费米子特性，即在低能处，电子能带是用相对论的狄拉克方程来描述，而不是薛定谔方程。因此石墨烯的电子表现为无质量的狄拉克—费米子。石墨烯突出的特点是单元子层厚,高载流子迁移率、线性能谱、强度高。特别地，狄拉克锥结构给出石墨烯无质量费米子，导致半整数、分数和分形两字霍尔效应，超高载流子迁移，以及其他许多新颖现象和性质。
硅烯被认为在未来电子元器件中的应用会超过石墨烯。2015年由意大利和美国科研人员组成的团队创建出了世界首个硅烯晶体管。该成果将加快硅烯实际应用进程。
