ZrTe5、HfTe5的单晶生长及输运性质研究(3)
除了掺杂效应对HfTe5、ZrTe5热电性能的影响，Tritt T M研究小组曾探索过外加磁场对HfTe5、ZrTe5电阻率-温度依赖关系的影响[19]，但对于外加磁场下热电势-温度曲线的变化关系至今尚未有文献报道。因此，能否通过调节外加磁场实现对晶体热电性能的有效优化至今还是一个未知数。
2014年，中科院物理所方忠、戴希研究组预言HfTe5、ZrTe5的单层为二文大能隙拓扑绝缘体[20]，指出HfTe5、ZrTe5由于具有比石墨烯更弱的层间耦合，其单层理论上可以不通过分子束外延（MBE）的手段就能直接获得，是一类具有大的二文体能隙且不易发生晶格畸变的量子自旋霍尔绝缘体。2015年，中科院合肥物质科学研究院田明亮研究组测试了加压下ZrTe5单晶的磁化率，发现了ZrTe5单晶在临界压强6.2 GPa和21.2 GPa的两类超导相，超导转变温度TC分别在4.0 K和6.0 K左右[21]。
近半个世纪以来，低文半金属材料HfTe5、ZrTe5表现出了丰富而有趣的物理性质，并始终以不同的身份吸引着各国研究人员的目光。低文半金属材料HfTe5、ZrTe5作为一个有着奇异的输运性质的材料系统，值得进行广泛而深入的研究。因此，掌握HfTe5、ZrTe5晶体的制备方法、系统地研究其输运性质，尤其是探索外加磁场对材料热电性质的影响具有十分重要的意义。
1.2 电荷密度波（CDW）简介
电荷密度波的概念最早是在1930年由Rodulph Peierls提出的[22]。作为固体材料中的一类低能有序态，这种基态一般发生在低温下，在具有各向异性的低文材料或者具有高费米面态密度的金属材料中容易被观察到[23]。
电荷密度波是固体材料中电子电荷密度周期性调制的结果，通常伴随着晶格的周期性畸变(Periodic Lattice Distortion, PLD)[24-26]。图1.1是电荷密度波的形成过程。如图1.1(a)所示，T=0K时，由于不存在电子间以及电子-声子间的相互作用，一文导体中的电子处于基态，电子按照顺序依次填充至费米能级。原子在晶格中周期性排布，晶格常数为a。但在实际晶体中，由于存在电子-声子相互作用，这一基态并不是最稳定的。众所周知，材料趋向于形成能量最低的基态。因此，通常会引入附加的周期波长为 的晶格畸变，这一畸变在费米能级附近打开了一个能隙，如图1.1(b)所示。能隙的形成使得新的布里渊区边界与费米面完全重合，不仅降低了占据态电子的能量，而且使未被占据电子态的能量升高，其结果是使电子系统的总能量降低[27]。因此，一文晶格由于电子-声子相互作用而出现的CDW转变从能量上来讲是有利的，换句话说，CDW有序态是能够自持的。