摘    要：狄拉克材料是近年来凝聚态物理方向最受关注的一类晶体材料。由于它在费米面附近存在狄拉克锥结构，所以有着许多新颖且优良的物理性质，有希望应用于下一代电子器件的设计和制造。EuMnSb2和BaMnSb2作为两种可能的狄拉克材料已经引起了科学家们广泛的关注。为了探究EuMnSb2和BaMnSb2更多的物理特性，在本论文中我们采用高温助溶剂生长单晶的方法，以高纯度的Ba或Eu、Mn粉和Sb粉为原料，通过改变样品原料配比、降温速度等参数成功合成了高品质的EuMnSb2和BaMnSb2单晶。最后利用X射线衍射的方法，对它们的结构进行了表征。

Abstract：Dirac material is one of the most closely studied crystal materials in condensed matter physics in recent years. Because of its structure of Dirac cone near Fermi surface, there are many novel and excellent physical properties, and hope to be applied to the design and manufacture of the next generation of electronic devices. As two possible Dirac materials, EuMnSb2 and BaMnSb2 have attracted extensive attention from scientists. To explore EuMnSb2 and BaMnSb2 more physical characteristics, in this thesis we adopt the method of high temperature and cosolvent to grow single crystal, with high purity Ba or Eu, Mn powder and Sb powder as raw material, by changing the sample parameters such as the change of the ratio of raw material, cooling speed successfully synthesized high quality EuMnSb2 and BaMnSb2 single crystal. Finally, X - ray diffraction is used to characterize their structure.

关键词： 狄拉克材料； 单晶生长； X射线衍射

Keyword:  Dirac material； Single crystal growth；  X ray diffraction

目    录

摘    要 1

第一章 引言 3

1.1课题研究背景及意义 3

1.2 本论文主要工作 4

第二章 单晶制备方法和仪器介绍 5

2.1 单晶制备方法介绍 5

2.2 实验仪器介绍 5

第三章 单晶制备实验过程介绍 9

3.1 EuMnSb2单晶制备过程 9

3.2 EuMnSb2单晶制备实验的探究过程 15

3.3 BaMnSb2单晶 16

第四章 结果与讨论 17

4.1 EuMnSb2单晶 17

4.2 BaMnSb2单晶 19

总  结 20

参考文献 21

致  谢 22

第一章 引言

1.1课题研究背景及意义

最近几年来，发现新型的狄拉克材料以及对其蕴含的丰富物理现象进行探究正是凝聚态物理方向的前沿热点问题。目前已被人们所熟知的狄拉克材料有石墨烯和拓扑绝缘体。其中最具有代表性的狄拉克材料是2004年英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫从石墨中分离出的石墨烯，即将广泛应用于航天、电子、储能、生物医药等各大领域。

狄拉克材料（Dirac Materials）,是一类特殊的晶体材料，它的费米面附近存在一个狄拉克锥。狄拉克锥是能带在分离填充电子和未填充电子时呈现出的上下对顶的圆锥形，如图1所示。而且此时材料的导带底部和价带顶部线性交于一点，能量E和动量k的关系不再满足平方关系而是一次方关系（即线性色散关系），又因其能带结构只能用狄拉克方程来描述，所以这种圆锥形能带被定义为狄拉克锥。

图 1狄拉克锥能量与动量的关系

而遵循能量E和动量k呈线性关系的电子是一种无静止质量，运动速度趋近光速的准粒子，被称为狄拉克电子。同时研究发现具有这种狄拉克锥的材料都有着许多新颖且优良的物理性质，如石墨烯。石墨烯中的狄拉克锥是第一个被实验证明真实存在的。因为在费米面附近存在的狄拉克锥，电子无静止质量，运动速度趋近光速，所以这种材料具有超高的载流子迁移率以及其他如反常量子霍尔效应等的新颖特性。正基于狄拉克材料的优良特性,它将有希望应用于下一代电子器件的设计和制造。