四川师范大学物理与电子工程学院、计算科学中心张浩然副教授课题组与加拿大McGill大学郭鸿教授合作，在《Physical Review B》上发表题为“Highly anisotropic optical conductivities in two-dimensional tilted semi-Dirac bands”的研究论文[Phys. Rev. B 108, 195427 (2023)]。四川师范大学为该论文的第一单位，张浩然副教授为通讯作者，课题组原成员严昌旭和谭朝杨为共同第一作者（他们已经硕士毕业并通过博士考核制申请，目前分别在北京师范大学和中国人民大学攻读博士）。

第一性原理计算预言，可以存在半狄拉克（semi-Dirac）材料，即，材料的低能有效能带兼具薛定谔型色散关系和狄拉克型色散关系的特点。例如，一类典型的二维半狄拉克能带在kx方向上是平方色散，而在 ky方向上是线性色散（见图1）。这种半狄拉克色散关系介于纯薛定谔型色散关系或纯狄拉克型色散关系之间，因此，其中的物理性质必然与两者相似且又与两者不同。作为能够提取材料系统的能带结构和输运性质等信息的重要物理量，光电导吸引了研究者在实验和理论上的研究兴趣。例如，课题组前期工作Phys. Rev. B 103, 125425 (2021)，Phys. Rev. B 106, 165404 (2022)和Phys. Rev. B 108, 035407 (2023)系统地研究了二维倾斜狄拉克能带中的光电导，并发现一些新奇有趣的物理行为。

在新近发表的论文Phys. Rev. B 108, 195427 (2023)中，张浩然副教授课题组与合作者解析地计算了二维倾斜半狄拉克能带中的光电导。他们发现，就纵向光电导而言，二维半狄拉克能带与二维纯薛定谔型能带或二维纯狄拉克型能带有显著的不同。此外，依赖于倾斜参数的纵向光电导能够定性地表征不同Lifshitz相的倾斜半狄拉克能带（图2, 图3）。该工作还发现，当倾斜参数t满足0＜t≤2时，二维倾斜半狄拉克能带中的纵向光电导在ω=2μ处总有一个稳健的固定点（图2）。这一结果与他们在Phys. Rev. B 108, 035407 (2023)中发现的结果类似（图4）。该发现暗示，此类固定点不依赖于能带色散关系，因而可能是普适的。该论文的研究结果在定性上适用大量二维倾斜半狄拉克材料。

该研究工作得到国家自然科学基金委理论物理专款（11547200）和面上项目（11874273）的资助。

论文链接: https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.108.195427

图1 二维倾斜半狄拉克能带与临界跃迁频率

图2 二维倾斜半狄拉克能带中的纵向光电导与稳健的固定点

图3 二维倾斜半狄拉克能带中纵向光电导的角分布

图4 二维倾斜半狄拉克能带中纵向光电导的稳健固定点的物理起源