Multifractality of wavefunctions at the quantum Hall transition revisited
我们数值研究了整数量子霍尔跃迁波函数振幅$ψ({\bf r})$的统计特性。证明了在大系统尺寸范围内，$|ψ|^2$的分布函数服从对数正态分布，从而多重分形谱$f(α)$是精确的抛物线.我们的研究结果提供了强有力的支持，最近的猜想量子霍尔过渡的临界理论。
2001-05-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Anomalous Hall effect in 2D Dirac band: link between Kubo-Streda formula and semiclassical Boltzmann equation approach
反常霍尔效应（AHE）是铁磁金属中自旋-轨道耦合的结果，并且主要与对带指数非对角的电场的密度矩阵响应有关。由于这个原因，无序的贡献AHE是很难处理系统使用半经典玻尔兹曼方程的方法，即使是弱本地化校正被忽略。在这篇文章中，我们明确地证明了一个适当修改的半经典输运理论，其中包括异常速度和侧跳的贡献和微观Kubo-Streda微扰理论的等价性，特别是非常规的贡献，在半经典理论中确定特定的费曼图时，计算进行了带本征态表示。我们建立的等价性验证的情况下，二维（2D）狄拉克模型哈密顿相关的石墨烯expliccit计算。
2006-11-14 cond-mat.mes-hall
Impact of the impurity symmetry on orbital momentum relaxation and orbital Hall effect studied by the quantum Boltzmann equation
本研究通过量子玻尔兹曼方程结合微观杂质模型，揭示杂质对称性等特性对轨道动量弛豫机制及轨道霍尔效应的调控规律，为轨道输运的理论研究提供了新框架。
2024-10-07 cond-mat.mes-hall
Spin torque transistor revisited
本文报道了基于磁绝缘体和自旋霍尔效应两项自主创新的自旋力矩晶体管差分电流增益的改进。由于除了少数例子之外，自旋晶体管缺乏对于许多应用来说必不可少的电流增益，因此与CMOS器件相比，自旋电子学和磁信息技术缺乏必要的功能。在这里，我们表明，负微分电阻和大的微分增益是可能的自旋扭矩晶体管的参数空间的大区域。我们还表明，功能被保留时，控制部分被替换为一个正常的金属膜具有大的自旋霍尔角。
2013-03-19 cond-mat.mes-hall
Side-jumps in the spin-Hall effect: construction of the Boltzmann collision integral
本文系统地推导了无能带结构自旋-轨道相互作用系统中侧跳对自旋霍尔电流的贡献，着重于玻尔兹曼方程碰撞积分的构造.从密度算符的量子Liouville方程出发，我们导出了一个描述密度矩阵在第一玻恩近似下和驱动电场中一阶动力学的方程。弹性散射要求总能量守恒，包括自旋轨道与电场的相互作用能：这导致对玻恩近似中常见的碰撞积分的第一次修正。第二个校正是由于碰撞期间载体位置的变化。它源于波矢中的非对角部分密度矩阵。对碰撞积分的两个修正加起来，对自旋霍尔电流的总侧跳贡献负责。对速度算符的自旋轨道诱导修正也包含动量空间中的对角项和非对角项，它们共同涉及作用在系统上的总力。这个力在稳定状态下（平均而言）是消失的：因此，由于速度算符中的附加项对自旋霍尔电流的总贡献为零。
2009-10-15 cond-mat.mes-hall
AC driven strongly correlated quantum circuits and Hall edge states: Unified photo-assisted noise and revisited minimal excitations
本文研究了由时间相关或随机光源和透射振幅产生的光辅助噪声。我们表明，它服从微扰非平衡涨落关系，充分扩展的横向带传输图片的多体关联态。这种关系在非平衡强关联系统中成立，例如整数或分数量子霍尔机制，以及在由正常或约瑟夫森结与电磁环境强耦合形成的量子线路中，具有可能的温度偏置。然后，我们表明，光辅助噪声是普遍的超泊松，给出一个定理的替代L。Levitov { \it et al}指出交流电压会增加噪声。仅限于线性直流电流，我们表明，后者不适用于非线性超导结。然后，我们的特点是最小的激发在非线性导体，通过确保泊松光辅助噪声，并表明，这些可以携带一个非平凡的电荷值在分数量子霍尔制度。我们还提出了散粒噪声光谱和一个强大的确定的分数电荷，这是更有利的，比我们以前提出的和实验实现的方法。
2022-09-03 cond-mat.mes-hall
Vanishing spin-Hall current in a diffusive Rashba two-dimensional electron system: A quantum Boltzmann equation approach
本文用量子Boltzmann方程分析了二维Rashba扩散电子系统的自旋霍尔效应。在自洽玻恩近似的框架内，我们考虑了无序诱导的准经典弛豫，准粒子的碰撞加宽，以及碰撞内场效应对自旋霍尔动力学的作用。我们提出了一个分析证明，自旋霍尔电流消失，独立的耦合强度，准粒子加宽，温度和各向同性散射势的具体形式。在螺旋度的基础上的碰撞项的总和关系也进行了检查。
2006-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coordinate shift in the semiclassical Boltzmann equation and the anomalous Hall effect
我们提出了一个规范不变的表达与特定的布洛赫状态之间的散射的侧跳。我们的侧跳的表达式如下的散射势的强度的幂的散射T-矩阵的玻恩级数展开。给出我们的规范不变侧跳表达式，就有可能构建一个反常霍尔效应的半经典玻尔兹曼理论，它用规范不变量来表达所有先前确定的贡献，而不明确地提到密度矩阵响应中的非对角项。
2006-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Theory of nonlinear Hall effects: renewed semiclassics from quantum kinetics
我们提出了一个修改后的玻尔兹曼非线性电输运框架，它不同于线性玻尔兹曼形式主义的非线性推广的贡献，没有对应的线性响应。这种贡献来自于散射过程中直流电场的带间相干效应，并且与带间Berry连接有关。作为应用，我们在倾斜质量Dirac模型的二阶非线性霍尔效应中证明了它。直观的玻尔兹曼结构证实了量子动力学理论，这表明，任意$n$第三阶非线性直流响应的前三个领导的贡献，在弱无序势是由相同的几个规范不变的半经典成分。
2019-09-28 cond-mat.mes-hall
Boltzmann transport from density matrix theory: interband and intraband coherences
为了解释强自旋-轨道耦合系统中电子散射时间零阶的反常/自旋霍尔电导率和自旋-轨道矩，通过手工加入带间相干效应，扩充了弱无序势情况下的Boltzmann输运理论.本文从分析单粒子密度矩阵在布洛赫表象中的运动方程出发，系统地导出了这些带间相干项。非平衡密度矩阵的带间元素只与带间相干响应的一部分有关。平衡态密度矩阵中的非对角元素是产生修正玻尔兹曼方程中坐标移动反常驱动项的关键。此外，带内相干性是固有的玻尔兹曼方程，其异常/自旋霍尔电导率的贡献是参数相同的带间相干性。
2018-11-15 cond-mat.mes-hall
Hybrid skew scattering regime of the anomalous Hall effect in Rashba systems: unifying Keldysh, Boltzmann, and Kubo formalisms
本文在Keldysh理论框架下，对二维电子气铁磁体中的反常霍尔效应（AHE）进行了解析描述。这些结果统一了所有三个线性响应的方法，异常霍尔运输和关闭长期存在的争论。我们能够确定一个新的外在AHE政权占主导地位的混合斜散射机制。这种新的贡献与杂质浓度成反比，类似于正常的斜散射，{ \em but}与杂质强度无关，类似于侧跳机制。在Kubo形式主义，该政权被捕获的高阶图，虽然弱，占主导地位时，两个子带被占用，该政权可以检测到的变量远程掺杂实验，我们描述。
2008-06-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Non-Abelian gauge fields in the gradient expansion: generalized Boltzmann and Eilenberger equations
本文对非相对论性无序费米气体在非阿贝尔规范下的广义Boltzmann和Eilenberger方程进行了微观推导。实现了电荷$[U(1)]$和自旋$[SU(2)]$自由度的统一和对称处理。在这个框架内，正如$U(1)$洛伦兹力产生霍尔效应一样，它的对应物$SU(2)$也产生自旋霍尔效应。考虑到弹性和自旋无关的障碍，我们得到的电荷和自旋密度的扩散方程，并显示如何在平面内的磁场和时间相关的Rashba项之间的相互作用产生面内电荷电流。
2010-11-16 cond-mat.mes-hall
The nu=5/2 quantum Hall state revisited: spontaneous breaking of the chiral fermion parity and phase transition between abelian and non-abelian statistics
我们回顾了nu = 5/2量子霍尔坪的理论认识的最新进展，并提出了一个新的共形场论，稍有不同的摩尔读一个，描述另一个普适类相关的这个坪。基态仍然由Pfavian给出，并且是完全极化的，而基本准空穴是电荷为1/2的任意子，阿贝尔统计量θ = π/2，它们服从完全的自旋-电荷分离。物理黑洞是由两个这样的准黑洞加上一个自由的中性马约拉纳费米子。我们还计算了两种状态下手征持续电流的周期和振幅，并表明它们具有不同的温度依赖性。最后，我们发现了一个经典的两步相变之间的新的和Moore-Read状态，通过一个可压缩的状态，其特征在于自发破缺的一个隐藏的Z_2对称性对应的手征费米子宇称守恒的迹象。我们相信，这种转变可以解释在nu = 5/2的激活实验中观察到的"扭结"。
2002-04-08 cond-mat.mes-hall hep-th
Boltzmann approach to spin-orbit-induced transport in effective quantum theories
在自旋/反常霍尔效应的模型研究中，有效哈密顿量通常作为起始点。然而，一个完整的有效量子理论不仅包含有效哈密顿量，还包含物理观测量与正则观测量之间的关系。我们直接在有效量子理论水平上构造了弱无序势区的半经典玻尔兹曼（SB）输运框架，并通过在该水平上建立广义Kohn-Luttinger密度矩阵输运理论来证实这一构造.阐明了目前SB理论与以前的唯象玻尔兹曼理论、量子动力学理论和通常的Kubo-Streda理论之间的联系和区别。我们还在有效量子理论的水平上提出了稍微广义化的Kubo-Streda公式。在这个层次上，它是广义的库博-斯特雷达公式，而不是通常的一个，导致相同的物理解释，目前SB理论。在Rashba二维有效模型的应用中，发现了一个非零自旋霍尔效应，它在强Rashba耦合的情况下很重要，但在以前的理论中被忽略了。
2018-03-21 cond-mat.mes-hall
Absence of Hall effect due to Berry curvature in phase space
从电子波包的半经典运动方程出发，导出了相空间中Berry曲率引起的横向电流。结果表明，由于“反常速度”和“有效洛伦兹力“的贡献被完全抵消，因此不存在由相空间Berry曲率引起的霍尔效应。
2021-04-08 cond-mat.mes-hall
Role of Disorder in the Intrinsic Orbital Hall Effect
本文通过量子玻尔兹曼方程研究随机缺陷散射对轨道霍尔效应的影响，发现任意弱无序可影响甚至完全抑制内禀轨道霍尔电流，并指出无序在轨道电子学中可能具有重要作用。
2024-01-31 cond-mat.mes-hall
Skyrmion-deriven topological spin and charge Hall effects in diffusive antiferromagnetic thin films
本文基于玻尔兹曼动力学方程，研究了扩散型反铁磁薄膜中斯格明子诱导的拓扑自旋与电荷霍尔效应，发现自旋积累在远距边缘处有限且电荷霍尔效应受自旋依赖弛豫时间影响，为电学探测反铁磁斯格明子提供了理论依据。
2024-01-04 cond-mat.mes-hall
Edge spin accumulation: spin Hall effect without bulk spin current
具有Rashba自旋-轨道相互作用的二维电子气在电场作用下可以在没有体自旋电流的情况下发生自旋积累（边缘自旋霍尔效应）。这是证明了碰撞制度使用的非平衡分布函数从标准玻尔兹曼方程。自旋积累起源于入射和反射电子波在样品边界处的干涉。
2009-09-17 cond-mat.mes-hall
Critical points of 2d disordered Dirac fermions: the Quantum Hall Transitions revisited
提出了描述量子Hall跃迁（QHT）和自旋量子Hall跃迁（SQHT）的无序Dirac费米子理论的重整化群流的一个解析解，该解析解在1圈以上没有微扰不动点.该方法包括在2个阶段中进行流动，第一阶段利用一种新形式的超自旋-电荷分离来流动到gl（1| 1）_N和osp（2）|2）_{-2N}个超流代数理论，其中N为拷贝数。这导致了非常规的特征，即在临界点处指数取决于原始拷贝数N。在第二阶段，额外的形式的混乱被纳入零维对数算子，所产生的行动有明确的形式，在两个标量场和一个辛费米子。在一定的假设条件下，计算了QHT和SQHT的多重分形指数，结果分别为q（1-q）/4和q（1-q）/8，与数值估计值相差很小。
2008-05-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall hep-th
Theory of phonon side jump contribution in Anomalous Hall transport
电子-声子散射在有限温度反常霍尔效应中的作用仍然知之甚少。在这项工作中，我们提出了一个玻尔兹曼理论的侧跳贡献的电子-声子散射，这是来自微观量子力学理论。我们表明，所得到的声子侧跳电导率一般接近不同的极限值在高，低的温度限制，因此可以表现出很强的温度依赖性在中间温度制度。我们的理论是服从从头计算处理，这使得定量的理论和实验结果之间的比较可能。
2019-06-12 cond-mat.mes-hall
Composite fermions in the Fractional Quantum Hall Effect: Transport at finite wavevector
我们考虑复合费米子的电导率张量在接近半满朗道带的温度制度，散射的潜力和捕获的规范场的随机杂质占主导地位。采用Boltzmann方程方法计算了有限有效磁场、波矢和频率下的准经典输运性质。我们提出了一个精确的解决方案的动力学方程的所有参数制度。我们的研究结果允许最近观察到的表面声波共振和其他发现的一致的描述。
1997-01-24 cond-mat.mes-hall
Half-integer quantum Hall effect of disordered Dirac fermions at a topological insulator surface
分析了单粒子狄拉克费米子的非常规（半整数）量子霍尔效应。我们讨论了可能的实验测量的半整数霍尔电导$g_{xy}$的拓扑绝缘体表面状态，并解释如何调和Laughlin的磁通插入参数与半整数$g_{xy}$。使用朗道能级波函数的涡旋态表示，我们计算了超出线性响应的电流密度，这是特别相关的拓扑图像的非线性效应。作为主要结果，导出了描述单粒子狄拉克费米子量子霍尔效应局域化物理的场论。在这方面，（缺席）奇偶校验异常的问题重新审视。对重整化群流和相图进行了广泛的讨论。RG流的起始值由反常霍尔效应的玻尔兹曼输运理论得到的半经典电导率张量给出。
2014-06-19 cond-mat.mes-hall
Giant Crystal Hall Effect in Collinear Antiferromagnetic $γ$-FeMn
自发的霍尔效应通常由三种常见的机制控制，如Berry曲率、斜散射和侧跳，它们广泛存在于铁磁或反铁磁材料中。然而，在这项工作中，基于第一性原理计算，我们预测的巨晶体霍尔效应（CHE）的反铁磁$γ$ -FeMn，这是不能理解的，由以前的三个传统的机制，其中的霍尔角可以高达18.4%，在低温。利用紧束缚模型和Boltzmann输运方程，我们进一步得出结论：在$γ$ -FeMn体系中，费米面上的非对称群速度是导致这种CHE的根源。通过系统的对称性论证，我们证明了这种不寻常的效应不依赖于特定的材料，而是在任何具有相似对称性的晶体中普遍存在的，即使没有局部磁化。
2021-04-21 cond-mat.mes-hall
Chiral anomaly induced nonlinear Hall effect in multi-Weyl semimetals
在实验上实现之后，Berry曲率偶极子（BCD）诱导的非线性霍尔效应（NLHE）引起了凝聚态物理学界的极大兴趣。本文研究了另一类霍尔效应，即多外尔半金属（mWSM）中手征反常诱导的非线性霍尔效应（CNHE）。与BCD诱导的NLHE相反，CNHE的出现是由于手征反常和非平凡Berry曲率引起的反常速度的共同作用。利用弛豫时间近似下的半经典Boltzmann理论，我们证明了与手征反常引起的线性霍尔效应相反，CNHE的大小随拓扑电荷n的增加而减小.有趣的是，我们发现与n=1的情况不同，CNHE在不同的平面上有不同的行为。我们对CNHE在mWSM中的行为的预测可以直接在实验中检查。
2021-04-30 cond-mat.mes-hall
Spin-Hall conductivity due to Rashba spin-orbit interaction in disordered systems
本文研究了存在Rashba自旋轨道相互作用的无序二维电子气中的自旋霍尔电流。我们推导出一个广义Kubo-Greenwood公式的自旋霍尔电导率$σ$和评估它在一个系统的方式使用标准的图表技术无序系统。我们发现，在扩散制度的玻尔兹曼和弱本地化贡献$σ$是相同的顺序和零频率极限消失。我们证明了均匀自旋电流是由磁化强度的总时间导数给出的，由此我们可以得出结论，自旋电流正好在稳态极限为零。这一结论对任意自旋无关的无序、外电场强度以及相互作用的电子都是有效的。
2005-04-26 cond-mat.mes-hall
Model for the magnetoresistance and Hall coefficient of inhomogeneous graphene
我们发现，当块状石墨烯断裂成n型和p型熔池时，在垂直磁场的存在下，面内电阻率变得强烈的场依赖性，即使均匀石墨烯具有场无关的电阻率。在有效介质近似下，计算了该系统的纵向电阻率ρ_{xx}和霍尔电阻率ρ_{xy}随场的变化。使用适合于狄拉克点附近石墨烯的能带结构的玻尔兹曼方法计算各个水坑的电导率张量。所得的电阻率与实验吻合得很好，只要弛豫时间是弱场依赖性。计算的霍尔电阻率具有多数载流子的符号，当n型和p型熔池的数目相等时，霍尔电阻率为零。
2008-12-08 cond-mat.mes-hall
Nonlinear Hall effect with time-reversal symmetry: Theory and material realizations
霍尔电导的出现必然要求时间反演对称性的破坏，或者是外部磁场，或者是材料的内部磁化。然而，作为第二响应，霍尔无耗散横向电流甚至可以出现在非中心对称材料中的时间反演对称条件下。此外，这种非线性效应具有量子起源：它与电子波函数的几何性质有关，并编码在Berry曲率的偶极矩中。在这里，我们回顾了支撑这种效应的一般理论，并讨论了各种材料平台的非线性霍尔横向响应已被理论提出和实验验证。在理论方面，利用玻尔兹曼输运理论讨论了非线性霍尔效应和Berry曲率偶极子之间的联系。在材料方面，不同的平台，包括拓扑晶体绝缘体，过渡金属二硫属化物，石墨烯和Weyl半金属进行了审查。
2021-07-22 cond-mat.mes-hall
Symmetry and Quantum Kinetics of the Non-linear Hall Effect
我们认为，静态的非线性霍尔电导率总是可以表示为一个矢量在二维和作为一个伪张量在三维独立的微观起源。在具有恒定弛豫率的单带模型中，该矢量或张量与Berry曲率偶极子\cite{Sodemann_2015}成比例。在这里，我们发展了一个量子玻尔兹曼形式的二阶电场。我们发现，除了贝瑞曲率偶极子项，存在额外的无序介导的修正的非线性霍尔张量，具有相同的标度的杂质散射率。这些可以被认为是非线性对应的侧跳和斜散射校正霍尔电导率在线性制度。通过计算二维倾斜狄拉克费米子对非线性霍尔电导率的不同贡献来说明我们的形式主义。
2019-12-03 cond-mat.mes-hall
Photovoltaic Hall effect in two-dimensional electron gas: Kinetic theory
本文从理论上研究了二维电子气中由圆偏振辐射引起的横向光电导，即光伏霍尔效应，以及由线偏振辐射引起的带内光学跃迁。我们发展了一个微观理论的基础上的解析解的任意电子光谱和散射机制的玻尔兹曼方程的这些影响。我们计算了不同温度下具有抛物线色散和线性色散的短程散射体和库仑散射体的二维电子气的横向光电导。我们表明，横向电流是显着增强的频率相媲美的逆能量弛豫时间，而在较高的频率的激发光谱和电流的方向取决于散射机制。我们还分析了电子-电子碰撞引起的热化过程对光电导的影响。
2021-06-01 cond-mat.mes-hall
The composite fermion theory revisited: a microscopic derivation without Landau level projection
复合费米子（CF）理论既给出了许多分数量子霍尔（Fractional Quantum Hall，HALL）态的唯象描述，又为这些拓扑相的大规模数值计算提供了微观结构。然而，将电子的量子霍尔（IQH）态映射到CF的整数量子霍尔（IQH）态的基本假设并没有正式建立。微观计算所需的朗道能级（LL）投影在某种意义上是不受控制和不可预测的。我们严格推导出电子和CFs之间的幺正关系，表明后者自然地出现在一个单一的LL内的特殊相互作用，而不诉诸于任何投影的手。在这个框架中，所有与传统CF理论（例如Jain级数）所描述的那些拓扑等价的BTH态都具有可以明确导出的精确模型哈密顿量，并且我们可以很容易地从相互作用的CF中推广到BTH态。我们的推导揭示了CF理论和赝势/杰克多项式构造之间的基本联系，并认为所有阿贝尔CF态在物理上等价于IQH态，而大量的非阿贝尔CF态可以系统地构造和分类。我们还讨论了基于CFs作为基本粒子的描述对实验和有效场论描述的影响。
2022-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Bilinear planar Hall effect in topological insulators due to spin-momentum locking inhomogeneity
本文通过半经典玻尔兹曼方法研究拓扑绝缘体中自旋-动量锁定非均匀性对平面霍尔效应的影响，发现并解释了由该非均匀性诱导的、在电流或磁场方向反转时变号的双线性非线性平面霍尔效应，且该效应在传统平面霍尔效应中占主导。
2022-12-12 cond-mat.mes-hall
Valley Hall Effect and Nonlocal Transport in Strained Graphene
石墨烯经受高水平的剪切应变导致强的伪磁场，导致朗道能级的出现。在这里，我们表明，与适度的应变水平，石墨烯也可以维持一个经典的谷霍尔效应（VHE），可以在非局域传输测量检测。我们提供了一个理论的应变诱导VHE从量子玻尔兹曼方程。这使我们能够表明，平均超过短程杂质配置破坏谷之间的量子相干性，留下的弹性散射时间和谷间散射率作为唯一的参数表征输运理论。利用该理论，我们计算了扩散状态下霍尔栅器件的非局部电阻。我们的理论也适用于研究其他二维材料和范德华异质结构的（非局部）输运性质中的适度应变效应。
2016-11-20 cond-mat.mes-hall
Hydrodynamic Equation for the Breakdown of the Quantum Hall Effect in a Uniform Current
从Boltzmann方程出发，考虑电子-电子和电子-声子散射，导出了均匀电流密度j下，填充因子为偶数的量子霍尔效应击穿时电子温度Te随时间和空间变化的流体力学方程.导出的方程中有一个漂移项，它与j和T_e的一阶空间导数成正比。应用于宽度沿电流方向突变的样品中T_e的空间演化，该方程给出了与电流方向的明显关系以及临界弛豫，与最近的实验结果一致。
2001-04-24 cond-mat.mes-hall
Magnus spin Hall and spin Nernst effects in gapped 2D Rashba systems
利用半经典玻尔兹曼输运理论研究了具有Rashba自旋轨道耦合的带隙二维电子气中的Magnus输运。除了它的签名中的电荷输运系数，包括在自旋电流运营商的马格努斯速度使我们能够研究马格努斯自旋输运系统。特别地，我们研究了质量间隙和费米表面拓扑结构对Magnus Hall和Nernst电导率及其自旋对应物的行为的作用。我们发现，与普遍的自旋霍尔电导率$σ_s=e/(8π)$不同，Magnus自旋霍尔电导率在零能隙极限下为零.自旋极化垂直于外加偏压（电/热）的马格努斯自旋电流是有限的，而沿偏压的极化为零。每个马格努斯电导率显示一个平台作为费米能量扫过间隙和峰值（其幅度随间隙减小）时，费米能量是在间隙边缘。
2022-07-19 cond-mat.mes-hall
Transport theory for disordered multiple-band systems: Anomalous Hall effect and anisotropic magnetoresistance
基于Keldysh形式，考虑自旋轨道耦合对Berry曲率的影响，研究了多带非相互作用费米金属系统的输运问题.我们将此方法应用于Rashba二维电子气铁磁体，并计算了反常霍尔效应（AHE）和各向异性磁阻（AMR）。数值计算再现的金属政权揭示的交叉之间的斜散射机制占主导地位的清洁系统和内在机制占主导地位的适度脏系统的分析结果。当我们进一步增加无序度时，由于准粒子的光谱展宽，AHE开始减小。虽然对于某些参数，AHE的这种减少可以近似为$σ_{xy}\thicksimσ_{xx}^φ$，其中$φ$在1.6左右变化，但发现这通常不是真的，因为在某些情况下，$σ_{xy}$可以经历作为紊乱强度的函数的符号变化。准粒子近似有意义的约化区域相对较窄，因此需要一个适用范围更广的理论。通过考虑高阶斜散射过程，我们解决了一些AHE结果之间的差异，通过使用Keldysh，Kubo和玻尔兹曼方法。我们还表明，类似的高阶过程是重要的AMR时，非顶点和顶点部分相互抵消。考虑到非平衡态分布函数的各向异性，我们计算了各向异性系统中的AMR。这些计算证实了最近的研究结果的不可靠性的共同近似玻尔兹曼方程。
2009-02-15 cond-mat.mes-hall
Unified Semiclassical Theory of Nonlinear Hall Effect:Bridging Ballistic and Diffusive Transport Regime
本文基于Boltzmann输运方程建立统一半经典框架，结合广义边界条件桥接弹道与扩散输运区域，揭示非线性霍尔效应源于Berry曲率偶极子与Fermi面积分的竞争，为有限尺寸系统提供理论见解与分析工具。
2025-08-10 cond-mat.mes-hall
Unified Theory of the Anomalous and Topological Hall Effects with Phase Space Berry Curvatures
手征磁体中的霍尔实验通常被分析为由动量空间贝里曲率主导的异常霍尔效应和拓扑霍尔效应的总和，除了普通的霍尔电阻率外，拓扑霍尔效应还由存在Skyrmions的实空间贝里曲率引起。这就提出了一个问题，即如何在平等的基础上将异常速度和磁化的真实空间绕组的影响结合起来，以及何时证明电阻率的这种分解是合理的。通过在半经典方法中考虑所有相空间Berry曲率的影响，并在弱自旋-轨道耦合机制下求解Boltzmann方程，当磁化织构在平均自由程尺度上缓慢变化时，我们给出了这些问题的明确答案，证明了Hall电阻率只是反常贡献和拓扑贡献的总和，与Berry曲率无关和混合曲率项的修正可以忽略不计。我们还利用一个精确的Kubo形式数值研究了无穷平均路的相反极限，并证明了结果与半经典结果相似。
2022-03-15 cond-mat.mes-hall
Giant resonant nonlinear THz valley Hall effect in 2D Dirac semiconductors
Guangdong Technion – Israel Institute of Technology（广东以色列理工学院）；Rzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch of Russian Academy of Science（俄罗斯科学院西伯利亚分院热诺夫半导体物理研究所）；Novosibirsk State Technical University（新西伯利亚国立技术大学）；Technion – Israel Institute of Technology（以色列理工学院）
研究通过两能带哈密顿量揭示了在交叉太赫兹电场和静态磁场下，二维非对称半导体中巨量环形共振的谷Hall响应机制，发现非线性谷电流控制的新途径。
2026-04-10 cond-mat.mes-hall
Berry phase theory of planar Hall effect in Topological Insulators
在体传导极限下，外磁场平行于外加电流方向时，外尔半金属和拓扑绝缘体的纵向磁阻效应为负。拓扑半金属中的负纵向磁电阻效应被认为是手征反常效应的结果，而拓扑绝缘体中的负纵向磁电阻效应还没有得到很好的定义。另一个有趣的现象，平面霍尔效应-在所施加的共面电场和磁场的平面中出现横向电压，其彼此不完全对准，其中传统的霍尔效应消失的配置，最近被认为存在于Weyl半金属中。本文提出了一种在体电导极限下三维拓扑绝缘体平面霍尔效应的准经典理论。从玻尔兹曼输运方程出发，导出了拓扑绝缘体的平面霍尔电导率和纵向磁导率的表达式，并指出了轨道磁矩对平面霍尔效应的重要作用。我们的理论结果预测特定的实验签名拓扑绝缘体，可以直接在实验中检查。
2017-07-19 cond-mat.mes-hall
Effects of time-periodic drive in the linear response for planar-Hall set-ups with Weyl and multi-Weyl semimetals
Shiv Nadar Institution of Eminence (SNIoE)（希夫纳达尔卓越机构）
研究时间周期性驱动对Weyl和多Weyl半金属在平面霍尔装置中线性响应的影响，揭示其拓扑特性在传输性质中的表现。
2025-09-24 cond-mat.mes-hall
Overcoming Boltzmann's Tyranny in a Transistor via the Topological Quantum Field Effect
亚阈值摆幅是决定晶体管在诸如开关的低功率应用中的操作的基本关键参数。它决定了由于用于打开和关闭器件的栅极电容而引起的耗散分数，在传统晶体管中，它受到玻尔兹曼暴政的限制，限制为kTln（10）/q，或每十倍60 mV。在这里，我们证明了亚阈值摆幅的拓扑晶体管，其中导电是通过拓扑相变通过电场开关启用，可以通过调制Rashba自旋轨道相互作用通过顶栅电场在非相互作用系统中sizably减少。我们将其称为拓扑量子场效应晶体管，并将晶体管称为拓扑量子场效应晶体管（TQFET）。通过开发具有蜂窝晶格的量子自旋霍尔材料的一般理论框架，我们明确表明，与现有材料中的玻尔兹曼极限相比，Rashba相互作用可以将亚阈值摆动降低25%以上，但没有任何基本的下限，这一发现可以指导未来的材料设计和引导拓扑量子器件的工程。
2020-12-02 cond-mat.mes-hall
Quantum-oscillation-modulated angular dependences of the positive longitudinal magnetoconductivity and planar Hall effect in Weyl semimetals
采用Landau量子化与Boltzmann方程相结合的方法，研究了Weyl半金属中手征反常的正纵向磁导率（LMC）和平面霍尔效应.研究发现，在弱磁场区，LMC和平面霍尔电导率（PHC）服从$\cos^{6}θ$和$\cos^{5}θ\sin θ$依赖于磁场和电场之间的夹角$θ$.对于更高的磁场，LMC和PHC分别与$\cos^{2}θ$和$\cosθ\sinθ$相关。有趣的是，PHC可以表现出不同的$θ$的量子振荡，由于在$1/B$振荡的手性化学势。当磁场和电场非共线时，LMC和PHC将偏离经典的$B$ -二次依赖关系，即使在弱磁场区也是如此。
2019-01-29 cond-mat.mes-hall
Topological Hall effect in diffusive ferromagnetic thin films with spin-flip scattering
通过求解自旋翻转散射下的玻尔兹曼输运方程，研究了扩散铁磁金属薄膜中的拓扑霍尔效应。导出了一个广义的自旋扩散方程，该方程包含一个附加的源项，该源项与产生的出射磁场的梯度有关，其解表明自旋积累可以在磁skyrmions附近建立.我们发现，自旋积累引起的自旋极化扩散电流，在一般情况下，抑制散装拓扑霍尔电流。只有当自旋扩散长度远小于skyrmion尺寸时，拓扑霍尔电阻率才接近Bruno \textit{et al.} [Phys.Rev.Lett. \textbf{93}，096806（2004）]。我们推导出适用于自旋翻转散射的薄膜几何形状的TH电阻率的一般表达式，并表明当室温skyrmions的尺寸进一步减小到几十纳米时，TH电阻率的校正变得很大。
2018-04-19 cond-mat.mes-hall
Cross-over between Magnetic and Electric Edges in Quantum Hall Systems
我们报道了在一个向二维电子气施加一个陷波磁场的分裂磁门器件中从磁边到电边输运的转变。栅极偏置允许在磁长度的尺度上调谐磁边缘波函数和电边缘波函数的重叠。在磁边缘的传导-在2D-散装-被发现竞争与导电的边缘，直到磁边缘变得耗尽。然后，电流线移动到静电边缘，就像传统的量子霍尔图像一样。电导率是使用量子玻尔兹曼方程在精确的混合势建模。理论预测的散装边缘交叉的功能与实验吻合得很好。
2017-08-08 cond-mat.mes-hall
Spin Hall Drag
我们预测了电子双层膜中的一种新效应：{ \it自旋霍尔拖曳}。该效应在于通过沿另一层的电流在一层上产生自旋累积。它是由自旋-轨道相互作用和库仑相互作用的联合作用引起的。我们的理论分析，玻尔兹曼方程形式主义的基础上，确定两个主要贡献的自旋霍尔阻力：侧跳的贡献，这在低温下占主导地位，去作为$T^2$，和斜散射的贡献，这是成比例的$T^3$。诱导的自旋积累足够大，可以在旋光实验中检测到。
2009-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Nonlinear Hall effect from long-lived valley-polarizing relaxons
该研究通过从头算玻尔兹曼输运方程，发现p型掺杂GeTe中60%增强且具频率依赖性的非线性霍尔效应源于电子-声子散射产生的长寿命能谷极化，挑战了传统贝里曲率偶极子解释，有待实验验证。
2024-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnus Hall effect in three-dimensional topological semimetals
马格努斯霍尔效应（MHE）是一种不需要外部磁场的非线性霍尔效应，当内置电场耦合到能带结构的Berry曲率时，可以观察到这种效应，从而在横向方向上产生电流。在本文中，我们探讨MHE在各种三维半金属的背景下，将各种功能，如倾斜，各向异性，和多折叠简并。在玻尔兹曼输运理论的框架内，我们数值计算了Magnus Hall电导率张量和输运系数。虽然MHE最初预测的二维材料的时间反演对称性（TRS），我们表明，有限的MHE响应是可能的材料没有TRS。如果保留TRS，则需要破缺反转对称性以防止在布里渊区上求和时MHE贡献的抵消。半金属节点的倾斜量对输运系数有很大的影响。在各向异性分散体的存在下，我们发现，MHE功能不同，这取决于测量的方向（如预期）。为了证明这些依赖关系，我们的调查包括外尔，多外尔，多倍，和半金属。我们的分析是非常重要的非线性霍尔效应的实验中的输运测量。
2022-06-23 cond-mat.mes-hall
Quantum Diagrammatic Theory of the Extrinsic Spin Hall Effect in Graphene
我们提出了一个严格的微观理论的非本征自旋霍尔效应在无序石墨烯的非微扰量子图形处理的基础上，结合斜散射和异常-杂质浓度无关-量子校正平等的基础上。领先的斜散射贡献的自旋霍尔电导率示出在很宽的参数范围内与玻尔兹曼输运理论定量同意。我们的自洽的方法-在所有拓扑等价的非交叉图是delimed-揭示了由自旋轨道活性杂质产生的偏斜深深地影响自旋霍尔电导率的异常分量，即使在弱散射制度。这种看似违反直觉的结果可以用石墨烯中散射势的丰富亚晶格结构来解释，传统的高斯无序近似无法捕捉通过扩散产生的斜散射和侧跳之间的复杂相关性。最后，我们通过评估最近在异常霍尔效应的背景下考虑的交叉图的一个重要子类，即$X$和$Ψ$图[Ado等人，EPL 111，37004（2015）]。我们发现，$Ψ$图-编码量子相干斜散射-显示出强烈的费米能量依赖性，主导的异常自旋霍尔组件远离狄拉克点。我们的研究结果对自旋轨道耦合石墨烯系统的非局域输运实验具有直接影响。
2016-04-11 cond-mat.mes-hall
General theory of topological Hall effect in systems with chiral spin textures
本文提出了一个自洽的拓扑霍尔效应理论，用于研究具有无序手性自旋织构的二维磁性系统，如磁skyrmions。我们专注于散射制度时，巡游电子的平均自由程超过自旋纹理的大小，和THE产生的不对称载流子散射个别手征自旋纹理。我们计算电阻率张量的玻尔兹曼动力学方程的基础上，考虑到非对称散射的skyrmions通过碰撞积分。我们的理论描述了绝热制度，当THE产生的自旋霍尔效应和非绝热散射时，THE是由于纯粹的电荷横向电流。我们分析了手征自旋织构结构的电阻率的依赖关系，以及对材料参数。讨论了由skyrmion尺寸的增加引起的自旋和电荷区的交叉、费米能的变化引起的自旋和电荷区的交叉以及交换相互作用强度的变化，并对自旋和电荷区的交叉的符号和大小进行了评论
2018-07-19 cond-mat.mes-hall
Small-angle impurity scattering and the spin Hall conductivity in 2D systems
任意小浓度的杂质可以影响二维半导体系统中的自旋霍尔电导率。我们发展了一个类似玻尔兹曼的方程，它可以用于任意角度依赖的杂质散射，以及费米表面周围自旋轨道场b（k）的任意角度依赖。对于适用于GaAs中的二维空穴系统的模型，如果杂质散射不是各向同性的，我们发现自旋霍尔电导率取决于b相对于能量的导数和偏离抛物线能带结构，以及散射的角度依赖性。原则上，所得到的自旋霍尔电导率可以大于或小于“固有值”，并且可以具有相反的符号。在小角度散射的极限下，在一个适合于小空穴浓度的模型中，能带是抛物线的，b ~ k^3，自旋霍尔电导率与本征值符号相反，并且具有更大的幅度。我们的分析假设自旋轨道分裂$b$和输运散射率τ ^{-1}都小于费米能，但该方法对任意b* τ值都是有效的。
2005-11-15 cond-mat.mes-hall
Microscopic theory of magnetoconductivity at low magnetic fields in terms of Berry curvature and orbital magnetic moment
在低磁场的磁导率使用微观理论，我们展示了如何霍尔和纵向电导率可以计算在低散射率的限制。在散射率的最低阶，我们恢复了半经典玻尔兹曼输运理论的结果。在高阶时，我们得到了包含Berry曲率和轨道磁矩的修正。我们使用这种形式主义来研究倾斜外尔半金属中的线性纵向磁导率。我们讨论了我们的结果是如何相关的半经典玻尔兹曼方法，并显示与以前的研究相比，轨道磁矩的差异。
2020-12-28 cond-mat.mes-hall
Quantum third-order nonlinear Hall effect of a four-terminal device with time-reversal symmetry
在Weyl半金属T $_d$ -MoTe $_2$和T $_d$ -TaIrTe $_4$中观察到了由Berry连接极化率张量引起的三阶非线性霍尔效应。实验是在大块样品上进行的，结果用半经典玻尔兹曼方法解释。在体积极限之外，我们发展了一个量子非线性输运理论，研究了具有时间反转对称性的四端体系的三阶霍尔响应。在单层MoTe $_2$模型系统上验证了量子非线性理论，角分辨霍尔电流的数值计算结果与实验定性一致。更重要的是，三阶霍尔效应的量子签名被揭示，这是独立于系统的对称性。第一个量子签名是三阶霍尔电流的量子增强，其特征在于尖锐的电流峰值，其幅度比一阶霍尔电流大三个数量级。这种量子增强源于相干输运中的量子干涉，并且很容易被退相效应所破坏。第二个量子签名是弱无序的三阶霍尔电流的无序诱导增强。我们的研究结果揭示了三阶霍尔效应的量子特性，并提出了在纳米尺度系统中增强三阶霍尔效应的可行方法。在这项工作中开发的量子三阶理论提供了一个通用的形式主义描述非线性相干输运性质的多端设备，无论系统的对称性。
2022-07-23 cond-mat.mes-hall
A solution of the Boltzmann transport equations for spin and charge transport in a solid. Spin Proximity effect
得到了一个修正的玻尔兹曼输运方程的解，它描述了固体中自旋和电荷输运的特征。介绍了玻尔兹曼输运方程的两个修正。第一种修改描述了这样的事实，即离域电子可以是行波型或驻波型，并且不同类型的电子对输运的贡献不同。第二个修改包括这样的事实，即电子自旋的方向可能不会被保存后，频繁的电子散射。描述了自旋邻近效应、自旋注入效应和自旋探测效应的起源和特点。在界面附近的自旋检测和自旋注入效率的增强进行了预测。描述了由于常规的霍尔效应而导致自旋积累放大的物理机制。
2014-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Negative magnetoresistance and sign change of the planar Hall effect due to the negative off-diagonal effective-mass in Weyl semimetals
基于半经典Boltzmann理论，对Weyl半金属的磁电阻效应和平面霍尔效应进行了理论研究，重点研究了能带色散的精细结构。我们发现，负纵向MR和符号变化的PHE发生，因为负的非对角有效质量没有拓扑效应或手征异常物理。我们的研究结果突出了非对角有效质量的关键作用，它可以导致异常的电流磁效应。我们建议PHE在其温度依赖性中产生下降，这使得能够实验检测外尔点。
2021-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
