铕锰锑的比热测量
摘要：狄拉克材料，是指一类具有特殊能带结构的晶体材料。近几年新涌现的石墨烯与拓扑绝缘体是极具代表性的狄拉克材料。石墨烯作为二维狄拉克材料，是一种由sp2杂化 碳原子组成的正六边形呈蜂窝状的平面薄膜，具备诸多独特的物理特性。石墨烯具有优异的电学性质，载流子迁移率极高，约为2xi〇5cm2A^s。此外石墨烯还具备优异的光学性质，单层石墨烯在可见光范围内，其光的透过率高达97.7%。石墨烯还具有极大的比表面积，高达2630 m2/g,同时石墨烯具有优良的生物兼容性和很高的亲和性，基于石墨烯的传感器可以有效防止分子变形，并可以富集目标生物分子最终起到信号放大的作用，可应用在表面拉曼增强等传感领域。拓扑绝缘体作为一种区别于导体、半导体及 绝缘体的物质形态，这类物质的内部表现为绝缘态，而其表面表现为导电态。由于拓扑绝缘体可控的化学计量比，大的带隙以及超低的损耗，这些独特性质，使其在自旋电子学、光电子器件、量子计算、电化学等领域中存在巨大的应用前景。得益于其独特的能带结构，狄拉克材料展现出了许多优异的物性及其丰富多彩的科学内涵，从而表现了广泛的应用前景，己经成为了国内外最具前沿科学（涉及实验研究和理论研究的众多领域) 研究的焦点。
关键词：狄拉克材料； 拓扑绝缘体； 石墨烯
一、文献综述
狄拉克材料（Dirac material)，是指一类具有特殊能带结构的晶体材料。由于其特殊 的能带对称结构，如图1.1所示，狄拉克材料的对称能带的两边形成空穴完全占据的导带和电子完全占据的价带，而在中间布里渊区导带和价带相交于一点，形成“零禁带”。 在周围对称晶格势场的作用下，位于零禁带处的电子形成一种无有效质量的二维电子气，即位于此处的电子有效质量为零。此时，量子力学中传统的薛定谔方程己经无法用 来描述这种粒子动量与能量之间的关系，这种粒子己经跨越非相对论粒子的范畴，因此位于低能处的电子能带结构需要用相对论中的狄拉克方程来表征。布里渊区导带和价带 组成的锥形结构我们称为狄拉克锥，对应导带和价带相交位置的特殊位点被称之为狄拉克点，其中与之相对应的电子态我们称为无质量的狄拉克费米子。我们将这些具有狄拉克锥的特殊材料称作狄拉克材料。得益于其独特的能带结构，狄拉克材料展现出了许多优异的物性及其丰富多彩的科学内涵，从而表现了广泛的应用前景。
图1.1狄拉克材料的能带结构示意图
1.国内的研究现状：
近年来刘忠范院士和刘志荣课题组就石墨烯等纳米材料的理论研究展开广泛合作，深入探索该类材料的能带调控、电子输运性质、和化学反应等问题。刘忠范课题组发展了系列控制生长和化学修饰石墨烯的方法，实现了对石墨烯电子性质的部分调控。例如，他们采用化学气相沉积法结合多种物质源，设计制备出氮掺、硼掺、和氮化硼杂化石墨烯；通过化学反应实现了对石墨烯的共价修饰，发展了光催化剪纸技术、光氯化加成法、光致甲基化、和非对称共价修饰等方法。在实验研究基础上，刘志荣课题组采用第一性原理计算、紧束缚模型等工具从理论上系统研究了石墨烯等相关纳米材料的电子性质。他们探索了量子限域、机械应力、化学修饰、和区域杂化等方法对石墨烯能带结构和电子输运性质的调控，阐明了带隙调控和迁移率变化的内在关联，提出了氮化硼杂化石墨烯可能是同时具有非零带隙和高迁移率的材料。此外，他们还深入研究了石墨炔、四方碳等其他二维碳材料，发现了狄拉克锥的存在与晶格对称性的密切关系，并设计出系列新型二维狄拉克材料。
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