凝聚态物理 > 中尺度与纳米尺度物理
[提交于 2025年5月6日
]
标题: 石墨烯薄膜中的跨维度异常霍尔效应
标题: Transdimensional anomalous Hall effect in rhombohedral thin graphite
摘要: 异常霍尔效应(AHE)出现在时间反演对称性被打破的材料中,体现了磁有序和电子轨道运动之间复杂的相互作用[1-4]。 在二维(2D)系统中,AHE总是与垂直于平面的轨道磁化耦合,这种耦合与面内手性轨道运动有关。 在三维(3D)系统中,载流子可以在第三维方向上沿着垂直的平均自由程lz隧穿或散射。 当样品厚度远大于lz时,散射会破坏相干的垂直运动,使得3D AHE本质上成为一个厚度平均的2D对应物[4]——仍然由面内的轨道运动产生的垂直轨道磁化所支配。 在这里,我们探索了一个未被探索的区域,在这个区域中,样品厚度远大于原子层厚度,但小于或与lz相当。 在这种“跨维度”区域中,载流子能够在二维平面内及之外维持相干的轨道运动,从而导致一种根本上新的AHE类型,该类型同时耦合了垂直和面内的轨道磁化。 我们报告了在静电门控菱形九层石墨烯中首次观察到这种现象——跨维度AHE(TDAHE)。 这种状态源自一种特殊的金属相,该相自发地打破了时间反演、镜像和旋转对称性,这是由电子-电子相互作用驱动的。 这种TDAHE表现为同时出现的垂直和面内霍尔电阻滞后,受沿任一方向的外部磁场控制。 我们的发现揭示了一类新的AHE,为跨维度系统的关联和拓扑物理开辟了一个未被探索的范式。
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