人类的各项生存活动都离不开材料，材料方向研究的突破是人类社会进步的先导。拓扑半金属材料是基础材料中的一种，其有着诸多优越的性质。而ZrSiS是一种拓扑半金属材料，它在量子震荡研究领域取得了广泛的关注。科研人员已经开展了如ZrSiS高磁阻特性、ZrSiS晶体的二维能带结构、ZrSiS单晶各向异性等性质的研究。本篇文章将在这些研究基础上进一步研究单晶ZrSiS材料的性质。在本论文中，我们研究了ZrSiS的量子震荡效应，探讨了该材料的磁输运性质。我们发现，在ZrSiS中，由于Dirac nodal-line费米子的存在而产生非常强的低场dHvA震荡。各向异性的狄拉克带中含有几乎无质量的狄拉克费米子。此外，我们在研究ZrSiS的量子震荡效应中还观察到非常强的塞曼分裂与一个大g因子。这些结果表明，ZrSiS是一种独特的拓扑材料，可以用来寻找和理解Dirac nodal-line费米子的特殊现象。
目 录
第一章 绪论 1
1.1拓扑半金属材料的简介 1
1.2本论文的研究目的、意义及探究方法 2
第二章 ZrSiS单晶材料的制备与表征介绍 3
2.1 样品的制备与处理 3
2.1.1 化学气相传输法 3
2.2 样品结构上的表征 3
2.2.1 X射线衍射分析 3
2.2.2 扫描电子显微分析 4
2.3性能测试分析 5
2.3.1磁学性能的表征 5
2.3.2四探针法测量电阻率 6
第三章 ZrSiS单晶材料的量子震荡效应研究 7
3.1 引言 7
3.2 实验方法 8
3.3 ZrSiS中的dHvA震荡 9
3.4 ZrSiS中的磁输运 12
3.5 分析与讨论 13
3.6 结论 14
第四章 总结与展望 15
参考文献 16
致 谢 17
第一章 绪论
1.1拓扑半金属材料的简介
人类的各项生存活动都离不开材料，材料方向研究的突破是人类社会进步的先导。人类社会发展的全过程都与材料科学的发展密不可分，因此材料科学 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: @351916072@ 
的发展对于人类社会的发展是至关重要的。在新世纪开始的两个十年里，为了使材料的发展推动经济的发展，对新型材料的开发有着不可忽视的作用。现今人类社会已迈入了电子信息时代，信息科学的不断发展对电子材料的需求也变得越来越高。运行速度快、工作能耗低、存储密度高等性能的实现离不开基础材料的研究。
拓扑半金属材料[1,2]是基础材料中的一种。拓扑半金属不同于拓扑绝缘体，它是一类全新的拓扑电子态，它的能带交叉简并点刚好位于费米面上。拓扑半金属材料共有三种分别为：拓扑狄拉克半金属、拓扑韦尔半金属和拓扑nodalline半金属。拓扑狄拉克半金属材料的导带和价带在布里渊区的接触类型为一个分立的点接触，往往把这个点称为狄拉克点，在狄拉克点的周围沿各个方向都是线性分散的。拓扑韦尔半金属材料满足韦尔方程，其导带与价带在布里渊区的交叉点并不是一个孤立的点，而是具有两个韦尔点。拓扑nodalline半金属，其导带和价带的交叉点总是形成一条线，这条线叫做nodalline。这条线可能有以下几种情形，第一种情形是与布里渊区相交从而形成的一条延伸线，且这条线总在布里渊区边界结束；第二种情形是布里渊区内部形成的一个封闭的环；第三种情形是由多个连接的环或是由点状链组成的一个链。由于拓扑半金属材料具有的多种类型和一些优异的性能，从而使科研人员争先恐后的研究这种材料。
目前，拓扑半金属材料已经成为科研人员研究的热点。拓扑半金属材料中的一类单晶ZrSiS材料[3]受到科研人员的广泛关注。ZrSiS材料是拓扑半金属中的一个特别的材料，其许多性质已被挖掘出。例如ZrSiS高磁阻特性的研究[4]，ZrSiS晶体的二维能带结构的研究[5]，ZrSiS单晶各向异性的研究[6]，ZrSiS中的非简并狄拉克节点的研究[7]，ZrSiS中主群元尺寸及取代对结构维数的研究[8]，ZrSiS中拓扑节点费米子半金属相的观察[9]，半金属ZrSiS中晶格动力学和电子声子耦合的探测研究[10]。中科院合肥物质科学研究院里的研究员田明亮课题组在拓扑半金属的研究中有了新进展[11]。他们发现通过SHMFF水冷磁体在33T强磁场下的对于电输运的量子震荡测量，用实验数据证明了层状化合物Nb3SiTe6是一种拓扑半金属，相关研究结果现已发表在期刊Physical Review B上。
对于拓扑半金属材料的研究还在进行，科研人员正在通过不断的实验来发现新型的拓扑半金属材料与发现已经探索出的拓扑半金属材料的新的性质。拓扑半金属材料的研究前景光明，但是仍有许多工作要做，这就需要科研人员的不断探索。
1.2本论文的研究目的、意义及探究方法
本论文名称为拓扑半金属ZrSiS单晶中的量子震荡效应研究，此课题的目的是通过制作ZrSiS单晶来研究其具有的量子震荡效应。对ZrSiS单晶中的量子震荡效应研究，能了解其在拓扑半金属中的具体性质及地位，能够了解ZrSiS单晶材料对于现今电子材料的功用。并且想以此课题为契机来检验本科阶段学习的成果，加深自己对科研活动的认识，强化自身的科研素养。
本篇论文的探究的方法依靠以下几个步骤：制备出ZrSiS单晶材料；研究其磁输运性质与量子震荡效应；总结数据完成论文书写。其中论文主要结构框架为：绪论介绍拓扑半金属材料的研究现状，分析测试数据，研究ZrSiS单晶材料的磁输运性质与量子震荡效应，总结与展望。
第二章 ZrSiS单晶材料的制备与表征介绍
2.1 样品的制备与处理
2.1.1 化学气相传输法
化学气相传输法（CVT，Chemical Vapour Transport）是一种普遍的化学物理现象。化学气相传输法就是在一定温度下，气体成分会与多种固体或者液体成分结合，最终形成气相产物。然而这个气相产物在温度梯度下会从高温部分传输至低温部分。以气体成分与多种固体成分结合为例作分析，在低温部分的情形，气体成分与固体成分相分离，固体成分物质结晶成晶体，而气体成分又返回高温区并将继续与高温区升华的固体成分结合，重复该过程，使得低温区的生长的物质越长越大。在此过程中，高温区的原材料之间也会发生化学反应，因此整个过程称为化学气相传输。

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