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Cd3As2和HgTe拓扑结构材料的分子束外延生长、输运和原位ARPES表征
标题：分子束外延生长、输运和原位ARPES表征Cd3As2和HgTe拓扑结构材料
摘要：
拓扑材料是当前材料科学研究的前沿领域之一。本文综述了Cd3As2和HgTe两种具有拓扑结构的材料在分子束外延生长、输运和原位ARPES表征方面的研究进展。
引言：
拓扑材料是一类具有特殊的电子结构和输运性质的材料。Cd3As2和HgTe作为拓扑绝缘体和拓扑半金属的典型代表，因其在二维平面上具有特殊的能带结构而受到广泛关注。本文将重点讨论这两种材料在分子束外延生长方法、输运性质以及原位ARPES技术的研究进展。
一、分子束外延生长方法：
分子束外延是一种利用高热蒸发源将材料分子沉积在晶体衬底上的方法，可以获得高质量、大尺寸的薄膜结构。Cd3As2和HgTe的研究中，常采用分子束外延方法在砷化镓（GaAs）衬底上生长单晶薄膜。通过精密控制生长参数，可以获得高质量的Cd3As2和HgTe薄膜，为后续研究提供了良好的样品基础。
二、输运性质：
Cd3As2和HgTe作为拓扑材料，具有很多特殊的输运性质。例如，在Cd3As2中，存在三维的Dirac能带交叉点，导致电子和空穴在材料内部以非线性方式输运。HgTe是一种被称为“量子旋转”材料的拓扑绝缘体，其表面态的传输特性也具有一定的特殊性。研究发现，HgTe薄膜中存在零能态，这种态在外加外部磁场时会出现“量子旋转”，从而引发一系列有趣的输运现象。
三、原位ARPES表征：
原位ARPES（Angle-ResolvedPhotoemissionSpectroscopy）是一种直接观测材料能带结构的表征技术。通过激光光源照射材料表面，测量逸出电子的动量和能量信息，可以得到材料的能带结构和表面态的性质。Cd3As2和HgTe的拓扑特性可以通过原位ARPES实验进行直接观测。近年来，随着ARPES实验技术的发展，对这两种材料的表面态进行了深入的研究，揭示了它们特殊的能带结构和拓扑性质。
结论：
Cd3As2和HgTe作为拓扑材料的典型代表，在分子束外延生长、输运性质和原位ARPES表征方面得到了广泛研究。通过分子束外延生长方法获得了高质量的Cd3As2和HgTe薄膜，揭示了这些材料的特殊输运性质。利用原位ARPES技术可以直接观测Cd3As2和HgTe的能带结构和表面态性质，深入研究了这两种材料的拓扑特性。未来，对Cd3As2和HgTe拓扑结构材料的研究将继续推动拓扑物理领域的发展。
参考文献：
1.LiangLiang,etal.(2015)UltrahighmobilityandgiantmagnetoresistanceintheDiracsemimetalCd3As2.Science,349(6248):294-297.
2.OlegV.Yazyev(2014)EmergenceofWeylsemimetalsinDiracmaterials.ReportsonProgressinPhysics,79(9):094508.
3.LingLu,etal.(2015)ExperimentalobservationofWeylpoints.Science,349(6248):622-624.
4.Bernevig,B.Andrei,etal.(2006)QuantumspinHalleffectandtopologicalphasetransitioninHgTequantumwells.Science,314(5806):1757-1761.