近期，强磁场中心张警蕾副研究员与田明亮课题组、浙江大学袁辉球课题组合作，在静水压调控拓扑材料ZrTe5能带结构研究中取得重要进展。相关研究结果以Disruption of the Accidental Dirac Semimetal State in ZrTe₅ under Hydrostatic Pressure为题在美国物理学会期刊Physical Review Letters上发表。

　　自上世纪80年代以来，层状的ZrTe₅作为一种传统的热电材料而广受关注。最近的研究表明，单层ZrTe₅是一类大能隙的二维拓扑绝缘体；而由层状ZrTe₅堆积而成的三维体材料则处于三维强、弱拓扑绝缘体相变点附近。另一方面，针对ZrTe₅的输运和角分辨光电子能谱测量表明该材料属于三维狄拉克半金属。由于ZrTe₅电子结构对晶格参数非常敏感，因此细微的晶格参数改变都可能导致其在强、弱拓扑绝缘体态、狄拉克半金属态之间发生相互转变。

　　压力是调节晶格参数最为有效的方法。利用活塞式压力包，研究人员对ZrTe5电子态在0~2.5GPa压力区间的演化进行了深入研究。实验发现，磁场方向沿着晶体b轴方向时，ZrTe₅的磁阻随着压力的增加会迅速地减小。此外，当压力高于2GPa时，ZrTe₅的量子振荡相位会由拓扑非平庸变为拓扑平庸。这表明静水压破坏了ZrTe₅的“偶然”狄拉克半金属态。另一方面，磁场方向沿着晶体c轴时，ZrTe₅磁阻与量子震荡几乎不受到静水压的影响。对不同磁场方向的量子振荡分析结果显示，伴随着狄拉克半金属态的消失，ZrTe₅费米面由各向异性极强的准二维结构演变成各向同性的三维结构。这一结果有力地支持了ZrTe₅的狄拉克锥具有准二维特点。该工作对于理解ZrTe₅“偶然”狄拉克半金属态具有重要意义。

　　该研究得到了国家重点研究计划项目、国家自然科学基金、安徽省自然科学基金以及合肥大科学中心等项目的支持。部分实验数据在稳态强磁场实验装置多功能物性测试系统（PPMS）设备上采集完成。

　　论文连接： https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.206601。　　

　　不同压力下ZrTe5的（a）磁阻（b）量子振荡（c）ZrTe5量子振荡频率以及有效质量随压力的变化（d）不同压力下，ZrTe5朗道指数随磁场倒数的关系。