Origin of the quasi-quantized Hall effect in ZrTe5

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • S. Galeski - , Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe (Autor:in)
  • T. Ehmcke - , Exzellenzcluster ct.qmat: Komplexität und Topologie in Quantenmaterialien, Professur für Theorie der kondensierten Materie, Professur für Theoretische Festkörperphysik (Autor:in)
  • R. Wawrzyńczak - , Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe (Autor:in)
  • P. M. Lozano - , Brookhaven National Laboratory (Autor:in)
  • K. Cho - , Max Planck Institute of Microstructure Physics (Autor:in)
  • A. Sharma - , Max Planck Institute of Microstructure Physics (Autor:in)
  • S. Das - , Max Planck Institute of Microstructure Physics (Autor:in)
  • F. Küster - , Max Planck Institute of Microstructure Physics (Autor:in)
  • P. Sessi - , Max Planck Institute of Microstructure Physics (Autor:in)
  • M. Brando - , Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe (Autor:in)
  • R. Küchler - , Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe (Autor:in)
  • A. Markou - , Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe (Autor:in)
  • M. König - , Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe (Autor:in)
  • P. Swekis - , Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe (Autor:in)
  • C. Felser - , Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe (Autor:in)
  • Y. Sassa - , Chalmers University of Technology (Autor:in)
  • Q. Li - , Brookhaven National Laboratory (Autor:in)
  • G. Gu - , Brookhaven National Laboratory (Autor:in)
  • M. V. Zimmermann - , Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) (Autor:in)
  • O. Ivashko - , Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) (Autor:in)
  • D. I. Gorbunov - , Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Autor:in)
  • S. Zherlitsyn - , Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Autor:in)
  • T. Förster - , Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Autor:in)
  • S. S.P. Parkin - , Max Planck Institute of Microstructure Physics (Autor:in)
  • J. Wosnitza - , Exzellenzcluster ct.qmat: Komplexität und Topologie in Quantenmaterialien, Professur für Physik in hohen Magnetfeldern (gB/HZDR), Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Autor:in)
  • T. Meng - , Exzellenzcluster ct.qmat: Komplexität und Topologie in Quantenmaterialien, Professur für Theoretische Festkörperphysik (Autor:in)
  • J. Gooth - , Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe, Technische Universität Dresden (Autor:in)

Abstract

The quantum Hall effect (QHE) is traditionally considered to be a purely two-dimensional (2D) phenomenon. Recently, however, a three-dimensional (3D) version of the QHE was reported in the Dirac semimetal ZrTe5. It was proposed to arise from a magnetic-field-driven Fermi surface instability, transforming the original 3D electron system into a stack of 2D sheets. Here, we report thermodynamic, spectroscopic, thermoelectric and charge transport measurements on such ZrTe5 samples. The measured properties: magnetization, ultrasound propagation, scanning tunneling spectroscopy, and Raman spectroscopy, show no signatures of a Fermi surface instability, consistent with in-field single crystal X-ray diffraction. Instead, a direct comparison of the experimental data with linear response calculations based on an effective 3D Dirac Hamiltonian suggests that the quasi-quantization of the observed Hall response emerges from the interplay of the intrinsic properties of the ZrTe5 electronic structure and its Dirac-type semi-metallic character.

Details

OriginalspracheEnglisch
FachzeitschriftNature communications
Jahrgang12
Ausgabenummer1
PublikationsstatusVeröffentlicht - 1 Dez. 2021
Peer-Review-StatusJa

Externe IDs

PubMed 34045452