通过热振荡辅助的Te熔体生长技术制备厘米级高质量ZrTe5单晶，从而实现清晰的舒布尼科夫-德哈斯振荡现象

《Crystal Growth & Design》：Thermal-Oscillation-Assisted Te-Flux Growth of Centimeter-Scale High-Quality ZrTe5 Single Crystals Enabling Clear Shubnikov–de Haas Oscillations

　　

摘要

ZrTe₅对化学计量比、缺陷密度以及晶格参数极为敏感，因此要了解其固有的输运特性，就必须实现对其晶体生长的精确控制。在此，我们开发了一种基于热振荡辅助的碲熔剂法，用于生长厘米级的ZrTe₅单晶，这类单晶在低温磁输运过程中会表现出明显的舒布尼科夫-德哈斯振荡现象。所优化的生长方案结合了木炭辅助的碲纯化处理、无需内坩埚的石英烧瓶，以及在ZrTe₅生长窗口期内设计的特定热振荡序列。与预先优化后的熔剂生长样品相比，优化后的晶体呈现带状结构，尺寸约为10 × 2 × 1毫米³，具有纯相的正交Cmcm结构，清晰的劳厄斑点，且(020)方向的摇摆曲线宽度为0.06°。低温磁输运测试则为评估样品质量提供了另一标准。优化后的晶体在$～0.38?\mathrm{T}$的温度下就会出现明显的舒布尼科夫-德哈斯振荡，同时其霍尔响应也近乎线性，电子浓度为8.33 × 10¹⁶厘米^–3，磁导率为6.16 × 10⁵厘米²伏特^–1秒^–1。这些结果表明，通过可控的碲熔剂生长方法，可以制备出大型、高质量的ZrTe₅晶体，从而用于量子输运研究。