“拓扑半金属”是不同于“拓扑绝缘体”的一类全新拓扑电子态，具备奇异的磁输运性质（如手性负磁阻、巨磁电阻），以及极高的载流子迁移率等，是目前量子材料领域研究的热点和前沿。根据能带的结构特点，拓扑半金属可以分为拓扑狄拉克半金属、外尔半金属和“节线”（Node-Line）半金属等。在拓扑节线半金属中，能带的交叉点在晶格动量空间形成连续的闭合曲线。在这种表面平带（flat band）中引入电子关联效应或超导配对，将有望实现分数拓扑态或高转变温度超导等新物态。

　　强磁场科学中心田明亮研究员课题组宁伟研究员、博士生安琳琳、张红伟等，利用水冷磁体33T稳态场对层状化合物Nb₃SiTe₆在强磁场下的量子输运特性进行了研究。理论计算认为这种化合物可能是一种新的节线半金属。研究人员通过解理Nb₃SiTe₆单晶获得不同厚度的Nb₃SiTe₆纳米片，并对纳米片的磁电阻行为和霍尔电阻进行了仔细测量。研究表明，Nb₃SiTe₆纳米片的输运过程主要是空穴主导的，其迁移率随着纳米片变薄而减小。而磁电阻测量发现，Nb₃SiTe₆纳米片在较高磁场下表现出线性磁电阻，在磁场高达33T时依然没有饱和的迹象，同时在高场下（>20T）出现量子振荡行为。通过不同磁场角度下的量子振荡结果发现，Nb₃SiTe₆的费米面具有二维特征，且样品中的电子具有非平庸的贝里位相（Berry phase）。这些实验结果首次给出了Nb₃SiTe₆是拓扑保护的半金属材料的实验证据。

　　该研究成果以“Magnetoresistance and Shubnikov–de Haas oscillations in layered Nb₃SiTe₆ thin flakes”为题发表在美国物理评论杂志上 [Phys. Rev. B 97, 235113 (2018)]。该研究工作得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金以及合肥大科学中心等项目的支持。

　　文章链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.97.235133。

　　图1. Nb3SiTe6纳米片在（a）变温过程中的电阻特性以及（b）不同温度下的磁阻行为。

　　图2. Nb3SiTe6纳米片在强磁场（~33 T）下的（a）非饱和线性磁电阻和（b）不同磁场角度下的量子振荡行为。