中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心坐落于安徽省合肥市风景秀丽的科学岛，2008年4月30日经中国科学院批准成立，依托中国科学院合肥物质科学研究院管理（科发人教字〔2008〕133号），其前身是2005年12月20日成立的“合肥强磁场科学技术研究中心”。中心目标：发展... 更多简介 +
稳态强磁场实验装置（Steady High Magnetic Field Facility，简称SHMFF）是国家发改委支持的“十一五”国家重大科技基础设施。SHMFF法人单位是中国科学院合肥物质科学研究院，共建单位是中国科学技术大学。各项任务以中国科学院强磁场科学中心为依托... 更多简介 +
稳态强磁场实验装置（SHMFF）用户南京大学借助SHMFF变温X射线衍射仪（XRD）设备，对费米面经过精确调控的II类Weyl半金属WTe1.98中的各向异性Adler-Bell-Jackiw（ABJ）反常效应进行了深入研究并取得新进展。该研究成果以“Experimental Observation of Anisotropic Adler-Bell-Jackiw Anomaly in Type-II Weyl Semimetal WTe1.98 Crystals at the Quasiclassical Regime”为题，发表在国际期刊《物理评论快报》上 (Physical Review Letters 118, 096603 (2017); doi: 10.1103/PhysRevLett.118.096603)。
ABJ反常现象是一种产生于量子涨落下无质量的Weyl费米子螺旋对称性破缺的奇异现象。此前，ABJ反常现象主要在高能粒子物理中被观测到，但最近在Weyl半金属（如TaAs，NbAs和TaP等）中也观测到该现象。理论预言，在II类Weyl半金属中，由于费米面上的费米弧，造成的一个突出特性就是具有各向异性的输运性质，如各向异性的ABJ反常现象。因此在II类Weyl半金属中，当外磁场和电场平行时，就能观测到ABJ反常引起的负磁阻效应。当磁场不平行于电场或者温度高于阈值温度时，这一负磁阻效应就会消失。目前，角分辨光电子谱实验宣称在II类Weyl半金属中观测到了费米弧。最近，科研人员在厚度仅几个原子层的WTe2层状材料中，通过电场调控，观测到沿b方向的负磁阻效应。一个很自然的问题是：能否把电子掺入WTe2晶体中，从而直接观测到ABJ反常现象？显然，电子掺杂的WTe2可能具有永久性的ABJ反常现象而无需电场条件。
在本工作中，南京大学的研究人员借助SHMFF变温X射线衍射仪（XRD）设备，在费米面经过精确调控的WTe1.8晶体样品中，发现了II类Weyl半金属中的各向异性ABJ反常效应的证据。
首先，通过调节Te的含量实现对WTe2的电子掺杂，从而达到对费米面的精确调控。其次，通过精确的实验测量，在WTe1.98晶体样品的费米能级中观测到了各向异性的ABJ反常现象。CW是一个定量表征沿a和b轴方向ABJ反常的参数，在WTe1.98单晶样品中，当温度T=2K时，沿着不同方向的CW值分别为0.030和0.051 T-2。同时，通过变温XRD确定不同温度的晶格参数，从而确定不同温度的晶体结构。
依据不同温度下的晶体结构，对材料进行第一性原理计算，从而对实验现象和物理机制进行了深入的解释。研究发现，对温度敏感的ABJ反常现象归因于II类Weyl半金属到平庸金属的相变。理论电子输运研究揭示，WTe1.98中沿着a和b方向的各向异性的ABJ反常现象归因于准经典区域的电输运。这一工作可能预示着电子掺杂的WTe2是一个研究II类Weyl半金属奇异性质的理想体系。
文章链接：http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.096603。
稳态强磁场实验装置中的变温X射线衍射仪可进行低温、高温下晶体结构的X射线衍射谱测量，其低温范围为15K-300K，高温范围为300K-1700K，测角仪角度范围为0.1°到140°，角度分辨率为1/10000°。
图：（a）WTe1.98在温度35K的X射线衍射谱；（b）WTe1.98的晶格参数随温度的变化。
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