课题组与物理所郭建东组合作，在二类外尔半金属的等离激元研究中取得重要进展

2020年10月15日

拓扑材料在动量空间具有非平庸的能带，使得体系拥有许多新奇的性质，如拓扑保护的边缘态以及相关的输运、光学性质。其中包括由长程库伦相互作用导致的集体激发——等离激元，近来在拓扑材料中受到广泛关注。在拓扑绝缘体与拓扑半金属中，预言了一系列新奇的等离激元模式。大多数的等离激元可以通过费米面拓扑能带的带内跃迁图像来描述，与一般金属的情况类似。然而，在某些材料中，拓扑能带与非拓扑能带都存在于费米能级附近，并且它们会相互杂化。与之相关的等离激元模式以拓扑能带的带内跃迁图像难以描述。

在本文中，通过高分辨电子能量损失测量仪（HREELS），我们研究MoTe2这一材料的等离激元模式。MoTe2在低温下是拓扑第二类外尔半金属，升温到约250K时会发生相变，成为普通金属。我们观测到，从高温相到低温相的过程中，随着温度下降，一支等离激元模式会劈裂为两支。通过理论计算发现，这些等离激元模式都是由带间跃迁所导致的。在温度下降的过程中随着相变的发生，体系的空间反演被破坏，产生四对外尔点。原本高温相的三条能带劈裂成六条，带间跃迁所贡献的每支等离激元模式也随之劈裂成两支。

这篇工作表明，在拓扑材料中，通过单类拓扑能带或非拓扑能带的带内跃迁来描述等离激元模式，存在一定的局限性。而两类能带的杂化与带间跃迁的图像，更适合于描述等离激元的物理过程。