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凝聚态物理 > 中尺度与纳米尺度物理

arXiv:2508.21089 (cond-mat)
[提交于 2025年8月27日 ]

标题: 声子散射引起的室温量子线性磁阻

标题: Phonon-scattering-induced quantum linear magnetoresistance up to room temperature

Authors:Nannan Tang, Shuai Li, Yanzhao Liu, Jiayi Yang, Huakun Zuo, Gangjian Jin, Yi Ji, Bing Shen, Dingyong Zhong, Donghui Guo, Qizhong Zhu, Zhongbo Yan, Haizhou Lu, Jian Wang, Huichao Wang
摘要: 在高温下实现量子输运效应长期以来引起了研究人员的兴趣,因为这有助于揭示新的物理现象并开发量子器件。 在本工作中,我们在强磁场(高达60 T)下,在40-300 K的高温下,报告了在Weyl半导体碲中显著的量子线性磁阻(LMR)。在高磁场下,Weyl带的最低和第一 Landau 能级之间存在较大的能隙,这抑制了热激发并在高温下保持了 Landau 量子化。 只要多数载流子保持在最低的 Landau 能级,而不需要单色性,就可以观察到 LMR,使其能够持续到室温。 LMR 斜率与温度之间的反比关系提供了明确的证据,表明量子 LMR 源于量子极限下的高温声子散射,首次证明了近五十年前的一个理论预测。 这项研究突出了电子-声子相互作用的关键作用,并揭示了一种创新的量子机制,以实现高温 LMR,这与以前的发现有根本的不同。 我们的结果填补了对声子介导的量子极限物理理解的空白,并确立了在高温下强磁场作为探索新颖量子现象的有前途的平台。
摘要: The realization of quantum transport effects at elevated temperatures has long intrigued researchers due to the implications for unveiling novel physics and developing quantum devices. In this work, we report remarkable quantum linear magnetoresistance (LMR) in the Weyl semiconductor tellurium at high temperatures of 40-300 K under strong magnetic fields up to 60 T. At high fields, the Weyl band features a large energy gap between the lowest and first Landau levels, which suppresses thermal excitation and preserves Landau quantization at high temperatures. The LMR is observed as long as majority carriers remain in the lowest Landau level without requiring monochromaticity, allowing it to persist up to room temperature. The inverse relationship between the LMR slope and temperature provides clear evidence that quantum LMR originates from high-temperature phonon scattering in the quantum limit, firstly demonstrating a theoretical prediction made nearly fifty years ago. This study highlights the key role of electron-phonon interaction and reveals an innovative quantum mechanism for achieving high-temperature LMR, fundamentally distinct from previous findings. Our results bridge a gap in the understanding of phonon-mediated quantum-limit physics and establish strong magnetic fields at high temperatures as a promising platform for exploring novel quantum phenomena.
主题: 中尺度与纳米尺度物理 (cond-mat.mes-hall) ; 材料科学 (cond-mat.mtrl-sci); 强关联电子 (cond-mat.str-el)
引用方式: arXiv:2508.21089 [cond-mat.mes-hall]
  (或者 arXiv:2508.21089v1 [cond-mat.mes-hall] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2508.21089
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: Nannan Tang [查看电子邮件]
[v1] 星期三, 2025 年 8 月 27 日 08:29:59 UTC (1,834 KB)
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