近日，我院赵云山教授课题组在二维材料载流子输运实验研究中取得研究进展。相关结果以“Unveiling carrier-type transition and anomalous transport in 2D type-Ⅱ Weyl semimetal NbIrTe4”为题发表在国际重要期刊《Nano Energy》，影响因子为17.1。博士生余泽浩、研究生张洁为论文的共同一作，我院赵云山教授和李晓教授为论文的通讯作者，合作作者包括我院张力发教授、李美林博士，德国哥廷根大学Fanrong Lin研究员，南京航空航天大学刘衍朋教授，中山大学于鹏教授。
理解和控制载流子类型的转变是凝聚态物理学和电子材料设计中的一个核心课题。尽管这种转变可以源于外部掺杂/合金化、栅极诱导的静电调制、半金属中的电子-空穴共存现象，或者因子带隙打开或CDW态导致的能带杂化。但一个基本的限制依然存在：在固定的外部条件下，载流子类型通常随温度变化时保持稳定。因此，由温度驱动的内在载流子类型转变极为罕见——尤其是在二维材料中，并且量子限制效应进一步抑制了这种现象。
在这项工作中，赵云山教授课题组与李晓教授课题组通过电学、热电输运及霍尔效应测量搭配第一性原理计算，测量并研究了不同厚度的二维第二类外尔半金属NbIrTe4样品的载流子输运性质与传输机制，发现其主导载流子类型均在155K左右发生改变。低于155K时，其主导载流子类型为电子，当温度高于155K，其主导载流子类型转变为空穴。通过分析，这种载流子类型随温度的转变来源于其复杂的能带结构和温度导致的化学势偏移。在厚度大于等于双层时，其导带和价带有着严重的带重叠，随温度增加，二维NbIrTe4位于Γ点的导带和价带的边缘向更高能量位置偏移（体现为化学势向下移动）。除此之外，该研究还发现二维NbIrTe4有着极高的电导率，其热电性能可以通过厚度调控进行解耦提升。该工作不仅揭示了二维第二类外尔半金属NbIrTe4 的载流子输运物理，而且为基于“量子拓扑材料”的未来器件设计及应用提供了坚实的基础。
该研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点科技发展计划、江苏省特聘教授计划、江苏省自然科学基金等经费资助。
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285526001370?via%3Dihub
