journal article·2024-01

Quantum magnetotransports derived from the topological Dirac fermions in single-crystalline Pt3Te4 semimetal: Observations of chiral anomaly, quantum interference, and surface helical spin textures

I.-Nan Chen, Kuan Hsu, Chia-Nung Kuo, Zhu-Jia-Lei Lei, Chin-Shan Lue, Li-Min Wang

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Abstract

This study investigated exotic quantum magnetotransports and magnetization properties of Pt 3Te 4 single crystals to probe the topological properties of the mitrofanovite Pt 3Te 4 . The signature of helical spin texture from the topological surface state and the chiral anomaly associated with a linear-like energy dispersion of electronic states were detected. At low temperatures, the negative magnetoresistance in the low-field region could be explained with the transport formula containing the chiral-anomaly effect as well as the quantum interference of weak localization/antilocalization transports. Moreover, the high-field transverse magnetoresistance at temperatures below 60 K showed a non-saturating, linear-like behavior. This was examined using the theory of Abrikosov’s quantum magnetoresistance. The findings indicate a Dirac-cone-like dispersion in Pt 3Te 4 at low temperatures. This study`s findings reveal the significant impact of the concept that the magnetotransport in Pt 3Te 4 can be dominated by the topological Dirac fermions in a surface state, which reveal the signatures of quantum magnetotransport, being a new candidate of Dirac semimetal.
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OpenAlex topics: Topological Materials and Phenomena · Graphene research and applications · Advanced Condensed Matter Physics

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References (75)

Show source-provided references
1. Hasan · Rev. Mod. Phys. · 2010 · 82 · 304510.1103/RevModPhys.82.3045 ↗
2. Yan · Annu. Rev. Condens. Matter Phys. · 2017 · 8 · 33710.1146/annurev-conmatphys-031016-025458 ↗
3. Chang · Sci. Rep. · 2017 · 7 · 168810.1038/s41598-017-01523-8 ↗
4. Casado Aguilar · J. Phys.: Mater. · 2022 · 5
5. Zhang · Nat. Commun. · 2016 · 7 · 1073510.1038/ncomms10735 ↗
6. Singha · PNAS · 2017 · 114 · 246810.1073/pnas.1618004114 ↗
7. Guoa · J. Mater. Sci. Technol. · 2021 · 76 · 24710.1016/j.jmst.2020.11.023 ↗
8. Zhang · Phys. Rev. B · 2017 · 96
9. Li · Nat. Phys. · 2016 · 12 · 55010.1038/nphys3648 ↗
10. Pariari · Sci. Rep. · 2017 · 7 · 4032710.1038/srep40327 ↗
11. Xiong · Science · 2015 · 350 · 41310.1126/science.aac6089 ↗
12. Hirschberger · Nat. Mater. · 2016 · 15 · 116110.1038/nmat4684 ↗
13. Schindler · Phys. Rev. B · 2020 · 10110.1103/PhysRevB.101.125119 ↗
14. Arnold · Nat. Commun. · 2016 · 7 · 1161510.1038/ncomms11615 ↗
15. Naumann · Phys. Rev. Mater. · 2020 · 4
16. Wang · N. J. Phys. · 2021 · 23
17. Qi · Nat. Commun. · 2016 · 7 · 1103810.1038/ncomms11038 ↗
18. Fang · Adv. Mater. · 2019 · 31 · 190194210.1002/adma.201901942 ↗
19. Adam · J. Phys. Condens. Matter · 2021 · 3310.1088/1361-648X/abed1a ↗
20. Kim · Phys. Rev. Lett. · 2013 · 111
21. Nielsen · Phys. Lett. B · 1983 · 130 · 38910.1016/0370-2693(83)91529-0 ↗
22. Zhao · Phys. Rev. B · 2023 · 107
23. Jana · Phys. Rev. B · 2023 · 107
24. Lu · Phys. Rev. B · 2015 · 92
25. Andreev · Phys. Rev. Lett. · 2018 · 12010.1103/PhysRevLett.120.026601 ↗
26. Fu · Phys. Rev. Lett. · 2019 · 122
27. Fu · Phys. Rev. B · 2020 · 101
28. Zhao · Nat. Mater. · 2014 · 13 · 58010.1038/nmat3962 ↗
29. Dutta · Sci. Rep. · 2017 · 7 · 488310.1038/s41598-017-05164-9 ↗
30. Hooda · Phys. Rev. B · 2018 · 9810.1103/PhysRevB.98.165119 ↗
31. Singha · Sci. Rep. · 2017 · 7 · 632110.1038/s41598-017-06697-9 ↗
32. Tang · Nature · 2019 · 566 · 48610.1038/s41586-019-0937-5 ↗
33. Zheng · Phys. Rev. B · 2018 · 97
34. Subbotin · Mineral. Mag. · 2019 · 83 · 52310.1180/mgm.2018.150 ↗
35. Boukhvalov · J. Phys. Chem. Lett. · 2021 · 12 · 862710.1021/acs.jpclett.1c01261 ↗
36. Bae · Curr. Appl. Phys. · 2021 · 30 · 2010.1016/j.cap.2021.04.019 ↗
37. Samal · Langmuir · 2010 · 26 · 1913610.1021/la103466j ↗
38. Tesfaye · J. Chem. Thermodyn. · 2017 · 106 · 4710.1016/j.jct.2016.11.016 ↗
39. Fujii · ACS Nano · 2021 · 15 · 1478610.1021/acsnano.1c04766 ↗
40. Dey · Met. Rev. · 2004 · 48 · 16
41. Fu · Phys. Rev. B · 2018 · 97
42. Mun · Phys. Rev. B · 2012 · 85
43. Jo · Phys. Rev. B · 2017 · 9610.1103/PhysRevB.96.165145 ↗
44. Xu · Phys. Rev. Mater. · 2017 · 1
45. Pavlosiuk · Sci. Rep. · 2018 · 8 · 1129710.1038/s41598-018-29545-w ↗
46. Nikolaeva · J. Phys. Conf. Ser. · 2009 · 15010.1088/1742-6596/150/2/022065 ↗
47. Bhattacharyya · Sci. Rep. · 2019 · 9 · 783610.1038/s41598-019-44265-5 ↗
48. Evers · Rev. Mod. Phys. · 2008 · 80 · 135510.1103/RevModPhys.80.1355 ↗
49. Imran · Phys. Rev. B · 2018 · 9810.1103/PhysRevB.98.205139 ↗
50. Shoron · Appl. Phys. Lett. · 2021 · 11910.1063/5.0066252 ↗
51. Adler · 1969 · 177 · 2426
52. Bell · Il Nuovo Cim. A (1965-1970) · 1969 · 60 · 4710.1007/BF02823296 ↗
53. Kawabata · J. Phys. Soc. Jpn · 1980 · 49 · 62810.1143/JPSJ.49.628 ↗
54. Bao · Sci. Rep. · 2012 · 2 · 72610.1038/srep00726 ↗
55. Hikami · Prog. Theor. Phys. · 1980 · 63 · 70710.1143/PTP.63.707 ↗
56. Abrikosov · Phys. Rev. B · 1998 · 58 · 278810.1103/PhysRevB.58.2788 ↗
57. Abrikosov · Phys. Rev. B · 1999 · 60 · 423110.1103/PhysRevB.60.4231 ↗
58. Bhoi · Appl. Phys. Lett. · 2011 · 9810.1063/1.3584023 ↗
59. Zhang · Appl. Phys. Lett. · 2012 · 101
60. Chen · Solid State Commun. · 2018 · 275 · 1610.1016/j.ssc.2018.02.019 ↗
61. Wang · N. J. Phys. · 2020 · 22
62. Wang · Phys. Rev. B · 2011 · 84
63. Huynh · Phys. Rev. Lett. · 2011 · 10610.1103/PhysRevLett.106.217004 ↗
64. Sun · Phys. Rev. B · 2016 · 93
65. Sun · Phys. Rev. B · 2014 · 89
66. Parish · Nature · 2003 · 426 · 16210.1038/nature02073 ↗
67. Xu · Chin. Phys. B · 2016 · 25
68. Zheng · Phys. Rev. B · 2016 · 93
69. Sun · N. J. Phys. · 2016 · 1810.1088/1367-2630/18/8/082002 ↗
70. Kumar · Phys. Rev. B · 2016 · 93
71. Kaushik · Phys. Rev. B · 2017 · 9510.1103/PhysRevB.95.235136 ↗
72. Zhang · N. J. Phys. · 2016 · 18
73. Lahiri · Phys. Rev. B · 2022 · 10510.1103/PhysRevB.105.045421 ↗
74. Rodionov · Phys. Rev. B · 2023 · 10710.1103/PhysRevB.107.155120 ↗
75. Liang · Phys. Rev. X · 2018 · 8