狄拉克半金屬，是一種獨特的拓撲量子材料，是當(dāng)前凝聚態(tài)物理學(xué)研究熱點之一。狄拉克半金屬屬于拓撲電子材料，是拓撲半金屬，拓撲電子材料具有特殊的拓撲電子特性，拓撲半金屬具有非平凡的拓撲能帶結(jié)構(gòu)。
　　拉克半金屬的體電子形成三維狄拉克錐結(jié)構(gòu)，能帶結(jié)構(gòu)與石墨烯相似，可以理解為三維石墨烯；電子結(jié)構(gòu)具有獨特拓撲性質(zhì)，因此擁有表面態(tài)，表面態(tài)由兩個手性相反的費米弧組成，費米弧連接體態(tài)狄拉克錐的投影點。
　　在其他拓撲電子材料中，拓撲絕緣體表面為二維狄拉克錐結(jié)構(gòu)，外爾半金屬表面為開放費米弧結(jié)構(gòu)。通過調(diào)制參數(shù)，例如多體相互作用誘導(dǎo)狄拉克半金屬發(fā)生相變，可以使狄拉克半金屬轉(zhuǎn)變成拓撲絕緣體、外爾半金屬、拓撲超導(dǎo)體等其他拓撲物態(tài)。
　　2012年，中國科學(xué)院物理研究所方忠院士團隊通過理論計算發(fā)現(xiàn)A3B六方晶格材料存在狄拉克半金屬態(tài)，Na3Bi（鉍化鈉）最具代表性，但其空氣穩(wěn)定性差，后來Cd3As2（砷化鎘）被確定為狄拉克半金屬。2024年6月，方忠院士團隊完成的“拓撲電子材料計算預(yù)測”獲得2023年度國家自然科學(xué)獎一等獎，包括成功發(fā)現(xiàn)首個狄拉克半金屬和首個外爾半金屬。
　　國外狄拉克半金屬研究成果也在增多，2023年6月，瑞士弗里堡大學(xué)團隊證明，硫族化合物TlBiSSe可以合成出具有狄拉克半金屬特征的極其清潔和可調(diào)諧的能帶結(jié)構(gòu)，相關(guān)成果發(fā)表在《物理評論B》。
　　狄拉克半金屬通常具有線性色散能帶、相對論性準(zhǔn)粒子、拓撲表面態(tài)、量子振蕩、高磁阻、高載流子遷移率、帶隙可調(diào)等特征。憑借以上優(yōu)點，狄拉克半金屬在高性能光電探測器制造領(lǐng)域擁有廣闊應(yīng)用前景，例如PtTe2（二碲化鉑），其空氣穩(wěn)定性優(yōu)、載流子遷移率高、吸收譜廣、帶隙可調(diào)、易于制造。
　　狄拉克半金屬技術(shù)與應(yīng)用研究還在不斷深入，2020年，我國武漢大學(xué)研究人員構(gòu)造并實現(xiàn)了對稱性保證的三維狄拉克聲子晶體，通過聲學(xué)實驗測量角分辨透射譜，實驗表征了體系的狄拉克點，相關(guān)研究成果發(fā)表于《光：科學(xué)與應(yīng)用》，這項研究可能會給聲音控制開辟新的方法，也給狄拉克半金屬的應(yīng)用開辟新的道路。