凝聚态物理 > 中尺度与纳米尺度物理
[提交于 2025年1月2日
]
标题: 三维拓扑反常霍尔效应在外尔半金属中
标题: Three-dimensional quantum anomalous Hall effect in Weyl semimetals
摘要: 量子反常霍尔效应(QAHE)是一种量子现象,在无磁场的情况下,二维系统表现出量子化的霍尔电阻$h/e^2$,其中$h$是普朗克常数,$e$是电子电荷。 在本工作中,我们将这种新颖的相扩展到三维,并因此提出一种具有更丰富和更通用输运行为的三维 QAHE。 我们首先通过量子化的陈数确认这种三维 QAHE,然后建立其体-边界对应关系,最后通过独特的输运特性重新验证它。 值得注意的是,我们发现三维 QAHE 在一个空间方向上承载两个手性表面态,而在另一个方向上承载一对手性棱边态,且棱边态的位置对费米能级非常敏感。 这两种类型的边界态通过垂直的手性表面态进一步连接,其手性也依赖于费米能级。 因此,根据输运方向,当费米能级穿过电荷中性点时,其霍尔电阻可以量子化为$0$、$h/e^2$或$\pm h/e^2$。 这种三维 QAHE 不仅填补了霍尔效应家族中的空白,而且在内存计算等器件应用中具有重要的潜力。
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