第一作者：李宇鹏

通讯作者：沈洁； 共同通讯作者：吕力，石友国，张警蕾

发表期刊：npj Quantum Materials

Impact Factor: 6.2（中科院一区，JCR Q1）

第一单位：sm调教

合作单位：中国科学院物理研究所，合肥强磁场科学中心

论文网址：//www.nature.com/articles/s41535-026-00866-8

成果简介：

在过去的几十年里，拓扑材料与拓扑物理因涌现出各种新颖的物理现象（如表面/边缘态的无耗散输运等特性），已成为凝聚态物理领域的重要研究方向。其潜在应用，包括拓扑电子器件与拓扑量子计算等，也持续受到广泛关注。然而，目前基于拓扑物性的应用研究仍处于相对前期阶段，已报道的结果尚未完全展现出理论预言中的显著优势，有待进一步深入探索与开发。

本研究利用拓扑材料Ta₂Pd₃Te₅的新颖特性，成功研制出一种适用于宽温区测量的电阻温度计(见图a)，为拓扑材料走向实际应用提供了一个有前景的方向，该温度计可被称为“拓扑温度计”。Ta₂Pd₃Te₅具备以下几个使其适用于宽范围测温的显著特点：1）其电阻-温度关系在高温区表现出类半导体行为（指数响应），在低温区表现出幂律响应。这种双重特性有效避免了传统半导体温度计在极低温下电阻趋于无穷大的问题，使其能稳定工作于mK级的温区。该材料本征的电学行为也规避了目前诸多低温温度计（例如RuO₂和Cernox）需通过掺杂或复合来抑制低温指数响应的工艺，参见图b；2）低温下的幂律行为很可能源该团队在材料中发现的边缘态Luttinger液体行为（Nat. Commun. 14, 7647 (2023)）。并且该团队还发现可以利用其边缘态制备约瑟夫森二极管（Nat. Commun. 15, 9031 (2024)）；3）高温区的指数响应可能与其激子绝缘体特性（能隙打开）有关，这一特性已分别被多个团队通过ARPES实验观测证实（Phys. Rev. X 14, 011046 (2024)，Phys. Rev. X 14, 011047 (2024)，Nat. Phys. 21, 1250–1259 (2025)）；4）性能高度可调，可通过化学掺杂、厚度调节与栅压调控等手段，可对其测温性能（如工作温区、磁阻大小）进行精细优化，实现mK级到室温的宽范围测量，并能获得较低的磁阻，见图e,f；5）优异的灵敏度与分辨率，见图c,d。

这种基于Ta₂Pd₃Te₅的“拓扑温度计”在宽温区探测方面展现出巨大潜力，值得进一步深入研究。尽管前景广阔，但其走向实用化仍存在需要优化的方面，特别是在制备工艺与关键性能上：例如，需发展磁控溅射等工艺来制备大面积、均匀的薄膜样品；同时，其磁阻效应和电阻-温度响应关系也有待进一步优化。相关技术已申请并获得发明专利授权（见附图g），为后续应用开发奠定了基础。

作者感谢sm调教 科研启动经费，国自然基金及多方基金的资助。