Topological States and Adiabatic Pumping in Quasicrystals
准晶和拓扑绝缘体的发现反过来又挑战了凝聚态物理的主流范式。我们发现一个令人惊讶的准晶体和拓扑相的物质之间的联系：（i）准晶体表现出非平凡的拓扑性质和（ii）这些属性归因于维度高于准晶体。具体地说，我们从理论和实验两方面证明，一维准晶被赋予二维陈氏数，并且分别表现出与二维量子霍尔系统的边缘态等价的拓扑保护边界态，我们利用这些态的拓扑性质来自动地泵浦光穿过准晶。我们将我们的结果推广到高维系统和其他拓扑指数。因此，准晶为拓扑相的研究提供了一个新的平台，而它们的拓扑结构可以更好地解释它们的表面性质。
2012-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Topological Anderson insulator phase in a quasicrystal lattice
基于最近实验上实现的拓扑Anderson绝缘体和对拓扑准晶晶格的研究兴趣，我们研究了无序对二维Penrose型准晶晶格拓扑性质的影响，该准晶晶格在干净极限下支持量子自旋Hall绝缘体（QSHI）和正常绝缘体（NI）相.结果表明，螺旋边缘态的QSHI相位是强大的弱无序。最显著的是，发现无序可以诱导准晶体系统中的NI相到QSHI相的相变。基于双端器件的数值计算结果表明，在中等的Anderson无序强度下，NI相的能隙内可以出现量子化的电导平台。进一步证实了无序诱导量子化电导平台的局域电流分布位于样品的两个边缘。最后，我们通过计算无序平均自旋Bott指数，确定了这种无序诱导相为拓扑Anderson绝缘体相。
2019-09-17 cond-mat.mes-hall
Topological Anderson insulators in an Ammann-Beenker quasicrystal and a snub-square crystal
近年来，对非周期系统中物质拓扑相的研究取得了很大进展。在这里，我们研究了无序对二维Ammann-Beenker平铺准晶晶格拓扑相的影响。为了比较的目的，我们也考虑的情况下，一个周期性的snub-square晶格，它具有相同的原始瓷砖的Ammann-Beenker平铺准晶晶格。通过计算自旋博特指数和两端电导，证实了具有不同对称性和周期性的两个系统中具有无序的拓扑相具有相似的性质。结果表明，量子自旋霍尔态对弱无序在准晶晶格和晶格中是鲁棒的。更有趣的是，在这两个系统中出现了由无序引起的拓扑Anderson绝缘体相。此外，局域电流的分布验证了拓扑安德森绝缘体相贡献的量子化电导平台。
2021-02-14 cond-mat.mes-hall
Topological invariants in two-dimensional quasicrystals
我们研究了以扭曲二维材料为代表的由多重周期组成的二维准周期系统的能隙的拓扑特征。我们发现，每一个单一的差距是唯一的特点是由一组整数，这是一个单位的多个布里渊区定义的冗余周期的动量空间的面积。这些整数可以表示为第二陈数，通过考虑不同周期的相对滑动下的绝热电荷泵，并使用与四维量子霍尔效应的形式关系。整数是独立的多个周期的可伸缩性，和任意连续变形下不变，如扭曲周期的相对旋转。
2021-09-27 cond-mat.mes-hall
Non-Close-Packed Three-Dimensional Quasicrystals
准晶是凝聚态物质中常见的。它们是从原子尺度到纳米尺度的平衡相的重要候选者。在这里，我们调查的计算自组装的四个准晶在一个单一的模型系统的全同粒子与可调各向同性对势相互作用。我们复制了一个已知的二十面体准晶，并报道了一个十面体准晶，一个十二面体准晶和一个八面体准晶。准晶具有低配位数或发生在介观密度变化的系统中。我们还报告了网络凝胶相。
2017-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Topological Pumping over a Photonic Fibonacci Quasicrystal
准周期晶格最近被证明是物质的非平凡拓扑相。电荷泵-拓扑状态的物质的标志之一-最近实现的光子在一维（1D）的非对角哈珀模型中实现的光子波导阵列。拓扑非平凡的一维Fibonacci准晶（QC）有望促进类似的现象，但其离散性和缺乏泵浦参数阻碍了这种拓扑效应的实验研究。在这项工作中，我们克服了这些障碍，利用一个家庭的拓扑等价的QC范围从斐波那契QC哈珀模型。在光子波导阵列中实现，我们观察到这个家庭的拓扑特性，并执行拓扑泵浦的光子通过斐波那契QC。
2014-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Interface states in two-dimensional quasicrystals with broken inversion symmetry
本文提出10重对称、质量二聚化破缺反演对称性的二维准晶，数值并实验验证支持36度急转弯的拓扑界面波导。
2023-04-19 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Quantum Entanglement of Non-Hermitian Quasicrystals
量子纠缠作为纯量子效应的一个标志，为研究凝聚态系统提供了一条非常规的途径。本文从量子纠缠的角度，揭示了非厄米准晶体中奇异的量子物理现象。提出了一类实验上可实现的非厄米准晶链模型，其中非对称跳跃和复势共存。我们从实空间和动量空间两个方面利用纠缠诊断全局相图。通过测量纠缠熵，我们数值地确定了金属-绝缘体相变点。我们结合实空间和动量空间纠缠谱来互补地表征离域相和局域化相。受纠缠谱的启发，我们进一步解析地证明了两个相区之间存在对偶性。该过渡点是自对偶的，是精确的，进一步验证了对角化非厄米矩阵的数值结果。最后，我们确定移动边缘的纠缠。
2022-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
A higher-dimensional quasicrystalline approach to the Hofstadter and Fibonacci butterflies topological phase diagram and band conductance: symbolic sequences, Sturmian coding and self-similar rules at all magnetic fluxes
本文利用一种生成准晶结构的几何方法--切割投影法，推导了晶格中量子霍尔效应的拓扑性质，这些性质用Hofstadter蝶形量子相图中的陈数来描述。在此基础上，我们提供了一个几何统一的方法来计算所有通量下的Hofstadter拓扑相图。然后，我们表明，对于任何通量，带电导遵循两个字母的符号序列。其结果是，带电导在不同的流量服从膨胀/紧缩规则的观察到建立准晶体。带电导符号序列由通量的Sturmian编码给出，并且可以通过考虑圆映射、台球或环面上的轨迹来找到。从而提供了一种简单、快速的方法来获得任意磁通量下的陈数。这种方法使之前观察到的斐波那契和哈珀势（也称为几乎马蒂厄算子问题）或其他三角势之间的拓扑等价性，以及与Farey序列和树的关系合理化。
2019-06-06 cond-mat.mes-hall
Quantum bridge states and sub-dimensional transports in quasicrystals
准晶奇异的镶嵌模式由于其独特的量子现象如临界态和多重分形等而引起了人们的广泛关注。在这方面，寻找新的准周期镶嵌模式和相关的量子态是准晶的主要兴趣之一。在这里，我们专注于共存的相子翻转所描述的新类型的准晶，并讨论它们的量子输运与不同的本地平铺模式。事实证明，这种新的平铺是唯一的后裔从高维晶格的平移和投影，特别是四维超立方晶格。这种非常规的平铺产生了形成桥的子维度受限态，即所谓的量子桥态。事实证明，在这种状态下的电子可以通过在特定时间施加磁场来强烈地局域化，但是随着时间的演化，电子被传输到沿着桥共享相同局域图案的位置。传输速度通过磁场强度控制，甚至可以预期多个桥之间的电子传输，其中它们的数量由四维超立方晶格的平移矢量确定。我们的工作为发现具有新的镶嵌结构的准晶中独特的反常量子态及其输运铺平了道路。
2022-05-30 cond-mat.mes-hall
Theory of spin Bott index for quantum spin Hall states in non-periodic systems
这是一个联合出版物的信由H。Huang和F.刘[Phys. Rev. Lett. 121，126401（2018）]。在这项工作中，我们提出了自旋Bott指数来识别量子自旋霍尔（QSH）状态在晶体和非周期性系统。通过对周期和无序Kane-Mele模型的分析，证实了自旋Bott指数的适用性。作为非周期系统的一个例子，我们系统地研究了Penrose型准晶晶格（QL）中的QSH效应。我们通过直接计算自旋Bott指数来表征量子阱的非平凡电子拓扑。此外，还详细研究了拓扑边态、波函数局域化和量子输运特征。
2018-09-28 cond-mat.mes-hall
Imaging Quasi-Periodic Electronic States in a Synthetic Penrose Tiling
准晶具有长程序，但缺乏晶体固体的平移对称性。在固体物理学中，周期性是规定晶体中电子能带结构的基本性质之一。在缺乏周期性和准晶有序存在的情况下，电子状态变化的方式仍然是一个谜。扫描隧道显微镜和原子操作可以用来组装一个二维准晶结构映射上彭罗斯瓷砖。这里，一氧化碳分子一次一个地排列在Cu（111）的表面上，通过将电子约束在Cu（111）的二维表面状态中，形成模拟天然材料中原子的离子势的势场。实空间图像揭示了电子波函数中准周期序的存在，并且我们的结果的傅立叶分析将共振态的能量与准晶的局部顶点结构联系起来。
2017-07-20 cond-mat.mes-hall
Quantum Spin Hall Phase in the Truncated Trihexagonal Lattice: A Topological Archimedean Structure
本研究通过Python基于紧束缚方法系统分析了所有八种纯阿基米德晶格，发现其中某些晶格支持拓扑保护的高自旋极化边缘态。
2025-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Nonlinear Hall effect induced by internal Coulomb interaction and phase relaxation process in a four-terminal system with time-reversal symmetry
数值研究了具有时间反转对称性和反转对称性破缺的四端系统的二阶非线性霍尔输运性质。在非平衡格林函数的形式主义，二阶非线性电导导出，其中响应于外部电压的内部库仑势显式包括，以保证规范不变性。对于具有单镜对称性Mx的系统，非线性霍尔特性仅在y方向上可观察到，并且仅由二阶非线性效应贡献。从对称性的角度来看，所观察到的非线性霍尔输运现象与半经典的Berry曲率偶极子诱导的非线性霍尔效应具有一一对应的关系.除了系统对称性引起的非线性霍尔效应外，还发现内部库仑势具有与四端系统相同的对称性，从而产生额外的非线性霍尔响应。此外，由虚拟探针模拟的相位弛豫机制导致了相位下降引起的非线性霍尔效应。
2022-03-16 cond-mat.mes-hall
Metallic phase of the quantum Hall effect in four-dimensional space
研究了量子霍尔效应在四维空间中的相图。与2D不同，在4D中存在金属相和绝缘相，这取决于无序强度。在时间反演对称性的存在下，量子Hall绝缘体-金属跃迁的发散局域化长度的临界指数$ν\approx 1.2$不同于4D Anderson跃迁的半经典值$ν=1$。我们的数值分析是基于一个映射的4D哈密顿到一个1D动力学系统，提供了一条通往实验实现的4D量子霍尔效应的路线。
2012-06-01 cond-mat.mes-hall
From the Integer to the Fractional Quantum Hall Effect in Graphene
分数量子霍尔效应是强垂直磁场中二维系统中电子关联的一种非常特殊的表现。它是由于在同一朗道能级上的电子之间的强烈库仑排斥作用而产生的，这种排斥作用与电子态的特定手性相勾结。这种手征性是从经典的回旋运动中继承而来的，即由于磁场的取向而导致的电子旋转的特定意义。石墨烯中的自旋-谷简并的特异性由从费米能级附近的电子带继承的四重自旋-谷简并组成。相关的库仑相互作用尊重SU（4）对称性，因此我们会遇到一般的四分量分数量子霍尔效应，以及其他相关的四分量相位，如自旋谷铁磁态。本文的目的是在一个-主要是理论-讨论这些异国情调的阶段，与实验证据比较。
2022-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Twistor theory and the four-dimensional Quantum Hall effect of Zhang and Hu
利用李群理论和扭量理论的语言，张和胡对量子霍尔效应的四维模拟的构造被推广和改写为纯几何理论。张虎量子液体自然地存在于扭量空间中，并且显然比时空本身更原始，这与扭量哲学是一致的。量子液体是将时空粘合在一起的粘合剂。有人认为，该理论是固有的手征和时间不对称，与以前的acquitures。
2002-11-28 cond-mat.mes-hall
Oscillator potential for the four-dimensional Hall effect
提出了四维球上振子与SU（2）杨子相互作用的精确可解模型。我们表明，该模型的性质基本上取决于的电荷。
2005-08-09 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
Phonon Hall Effect in Four-Terminal Junctions
利用非平衡格林函数公式，在四端器件中研究了顺磁晶体的声子霍尔效应。对于磁场垂直于平面的二维模型，计算了热流横向的温差。我们发现了一个令人惊讶的结果，即正方晶格不具有声子霍尔效应，而蜂窝晶格具有。这可以用对称性来解释。如果磁场足够大，则温差改变符号。
2009-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
MegaOhm Extraordinary Hall effect in oxidized CoFeB
我们报道了可控氧化CoFeB铁磁薄膜的发展，该薄膜具有超过1欧姆cm的非凡霍尔效应（EHE）电阻率和高达10^6欧姆/T的磁场灵敏度。这种EHE电阻率比以前在铁磁材料中观察到的高四个数量级，而灵敏度比最好的半导体大两个数量级
2016-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Four-dimensional Hall mechanics as a particle on $\DC P^3$
为了建立$S^4$上的四维霍尔效应与$\DC P^3$上的六维霍尔效应之间的明确联系，我们将在恒定磁场中在$\DC P^3$上运动的粒子的哈密顿量约化为四维霍尔力学（即在SU（2）瞬子场中在$S^4$上运动的粒子）.这种减少对应于固定后一个系统的同位旋。
2003-06-27 cond-mat.mes-hall hep-th math-ph
Collective excitations in quantum Hall liquid crystals: Single-mode approximation calculations
最近的各种实验探测量子霍尔系统的低温输运性质提出了一种解释液晶中间相称为{ \em量子霍尔液晶}。单模近似（SMA）已成为确定各种体系（如$^4$ He中的声子和分数量子霍尔效应中的声子）激发谱的有用工具。在本文中，我们计算（通过SMA）的集体激发在量子霍尔液晶的频谱考虑{ \em阶}，{ \em四阶}，{ \em六阶}推广的Laughlin的尝试波函数有两个，四个和六重破缺的旋转对称性，分别。在零波矢$\qq$的极限，这些模式的色散是奇异的，具有依赖于{ \em六阶}和{ \em四阶}液晶状态接近$\qq=0$的方向的间隙，但在{ \em六阶}状态中保持规则，如（投影）振子强度和静态结构因子的四阶波矢依赖性所允许的。
2006-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Theory of the spin Hall effect, and its inverse, in a ferromagnetic metal near the Curie temperature
基于集体自旋涨落的斜散射，我们给出了铁磁金属中的逆自旋霍尔效应（ISHE）理论。这扩展了近藤的反常霍尔效应（AHE）理论，使之包括了短程自旋-自旋关联。在居里温度TC附近，我们发现了ISHE和四自旋关联之间的关系。这种四自旋关联对与三自旋关联相关的AHE没有贡献。因此，我们的理论显示了AHE和ISHE之间的本质区别，提供了一个必要的补充近藤的经典理论的AHE在金属。我们注意到基于杂质散射的斜散射机制的关系。我们的理论可以与Wei等人最近的实验结果进行比较。3，1058（2012）]中所描述的。
2012-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Four-Step Evolution of Spin-Hall Conductance: Tight-Binding Electrons with Rashba Coupling in a Magnetic Field
在磁场中，紧束缚晶格电子与Rashba自旋轨道耦合（SOC）表现出一种有趣的磁输运性质。使用助焊剂强度$ϕ={2π/N}$（$N$是整数）和塞曼分裂固定，当增加Rashba SOC $λ$时，自旋霍尔和电荷霍尔电导（SHC和CHC）经历了四步演化：SHC在$λ_{c}$的三个临界点处出现与尺寸相关的共振和跳跃，在$λ_{c1}$和$λ_{c3}$处改变符号;而CHC在$-Ne^2/h$、$+2Ne^2/h$和$-Ne^2/h$作用下表现出三次量子跃迁。这种四步演化也反映在圆柱系统边缘态的拓扑特征和自旋极化上，并且对弱无序具有鲁棒性。
2007-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlled charge and spin current rectifications in a spin polarized device
准晶由于其非平凡的特性一直是凝聚态物理研究的热点。在目前的工作中，我们提出了一个新的处方来实现电荷和自旋电流整流考虑一维准晶的位置能量和/或最近邻跳跃（NNH）积分调制的形式众所周知的Aubry-André或Harper（AAH）模型，一个经典的例子，一个非周期系统。链的每个位置包含负责自旋分离的有限磁矩，并且在有限偏压的存在下，沿着链产生电场，这基本上在正向和反向偏压条件下形成不对称的能带结构，产生有限整流。整流以两种形式观察到：（i）正的和（ii）负的，这取决于两个偏置极性中的电流的符号。这两种形式只能在自旋电流整流的情况下观察到，而电荷电流显示常规整流操作。此外，我们讨论了如何整流比，特别是它的方向可以控制的AAH相位，这总是有利于有效地设计的设备。最后，我们严格审查的作用，对整改行动的失相。我们的研究提供了一个新的平台来分析电流整流在纳米尺度上，并可以验证在不同的准晶体和量子霍尔系统。
2019-04-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revealing the boundary Weyl physics of the four-dimensional Hall effect via phason engineering in metamaterials
量子霍尔物理学已经在理论上预测了4维和更高的维度。在假设的2n维中，体和边界的拓扑特征表现为量化的非线性输运系数，其分别连接到体能隙投影的第n个陈数和（2n-1）维边界上的Weyl谱奇异性的第n个缠绕数。在这里，我们介绍了超材料中的相子工程的概念，并将其作为一种工具来访问和应用任意尺寸的量子霍尔物理。使用这些专门的设计原则，我们制造了一个可重新配置的2维非周期性声学晶体与相位子生活在2-torus，让我们访问4维量子霍尔物理。此外，我们提供了一个直接的实验确认，拓扑边界谱组装在Weyl奇点映射时的准动量的函数。我们还展示了拓扑波转向启用外尔物理的三维边界。
2021-10-19 cond-mat.mes-hall
Electromagnetic Excitations of Hall Systems on Four Dimensional Space
从纯辛的观点引入了四维相空间的非交换性。我们表明，总是有一个坐标映射，以局部消除规范波动诱导的变形的辛结构。这使用了莫泽引理;著名的达布定理的改进版本。本文讨论了由Moser引理引起的坐标变换与Seiberg-Witten映射之间的关系。作为例子，我们考虑CP^2上的量子霍尔系统。我们推导出描述霍尔液滴电磁相互作用的作用量。特别是，我们表明，沿液滴边界的边缘场的速度，是noncommutativity参数依赖。
2011-03-21 cond-mat.mes-hall hep-th math-ph
Dissipative analog of four-dimensional quantum Hall physics
四维量子霍尔（QH）模型通常依赖于合成维数来进行实验模拟。在这里，我们研究一个QH系统，其特点是在其边界上的三维Weyl锥的非平凡配置。我们提出了一个三维模拟这个模型的形式的耗散外尔半金属（WSM）所描述的非厄米（NH）的哈密顿量，这在长时间的限制体现了异常边界物理的四维QH模型在体光谱。的NH WSM的拓扑结构被捕获的三维缠绕数，其值是直接相关的幸存的Weyl节点的总手征。在采取开放的边界条件，而不是费米弧，我们发现例外点的顺序，规模与系统的大小。
2020-06-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Ferromagnetic-electrodes-induced Hall effect in topological Dirac semimetals
我们提出了一种非传统类型的霍尔效应在拓扑狄拉克半金属铁磁电极。拓扑狄拉克半金属本身具有时间反演对称性，而附加的铁磁电极打破了它，导致大的霍尔响应。这种诱导的霍尔效应是拓扑材料（例如拓扑狄拉克半金属或量子自旋霍尔绝缘体）中出现的螺旋表面/边缘状态的特征。我们计算的霍尔电导/电阻和霍尔角，通过使用晶格模型与四端几何。对于具有四个电极的拓扑狄拉克半金属，无论电流电极或电压电极是铁磁的，都发生感生霍尔效应。当电极中的自旋几乎完全极化时，霍尔角变得与量子霍尔态或理想磁性外尔半金属一样大。我们展示了诱导的霍尔效应对杂质的鲁棒性，并讨论了自旋注入和自旋衰减问题。该霍尔响应可用于检测两个铁磁电极的磁化是平行还是反平行。
2021-07-10 cond-mat.mes-hall
Effects of scattering area shape on spin conductance in a four-terminal spin-Hall setup
研究了具有Rasbha自旋轨道耦合的弹道和准弹道二维电子系统的自旋电导。该系统具有四端子几何结构，在与引线的连接处具有圆角。发现在弹道系统中，由尖角到圆角，能量依赖的自旋电导从相对平坦的曲线变为一系列极小值和极大值的曲线。还发现，当通过修改终端角的圆度来改变终端区域的大小时，横向自旋电导中的最大值和最小值在能量上发生偏移。这种转变是由于更小（更大）的终端面积增加（减少）的能量。这些结果也被发现是相当稳定的准弹道系统。
2011-11-07 cond-mat.mes-hall
Dependence of quantum-Hall conductance on the edge-state equilibration position in a bipolar graphene sheet
利用四端组态，研究了石墨烯p-n界面的纵向电阻和对角电阻与量子霍尔边态平衡位置的关系.在我们的四端方案中，p-n器件的电阻相对于整个石墨烯的填充因子（$ν$）为零的零点是不对称的。这种电阻不对称性是由平衡位置的手性方向依赖性变化引起的，并导致对双极石墨烯系统中量子霍尔边缘态的平衡过程有更深入的了解。
2009-12-15 cond-mat.mes-hall
Mini array of quantum Hall devices based on epitaxial graphene
为了实现量子电阻标准的升级，研究了四个基于外延石墨烯薄膜的量子霍尔效应（QHE）器件的串联。当温度为1.5 K时，从相对低的磁场（在4 T和5 T之间）开始，在填充因子i = 2时，测试的器件显示量子霍尔平台RH，2。在B = 7 T和T = 1.5 K时，使用商用精密电阻电桥，通过QHE器件的电流为50微安，对通过三重串联和外部键合线连接的四个QHE器件的量化霍尔电阻进行了精密测量。结果表明，4个石墨烯基QHE器件串联的量子化霍尔电阻与期望值4*RH，2 = 2 h/e^2的偏差小于所用电阻电桥限制的测量相对标准不确定度（< 1*10^-7）。
2016-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realization of an atomic quantum Hall system in four dimensions
该研究利用镝原子大自旋构建两个合成维度并结合两个空间维度，实验实现四维原子量子霍尔系统，通过量子化非线性响应、超边缘模式和非平面回旋运动验证其拓扑性质。
2024-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Conductance distribution between Hall plateaus
在一个二维电子气的实际模型中，研究了在垂直磁场和光滑无序势中两端口电导和四端口电阻在霍尔平台之间的介观涨落.二端口电导分布$P(g)$在$g=0$和$g=1$之间是凹形的，并且在$g=0.2$和$g=0.8$之间是近似平坦的。这些特征与最近的观察结果一致。发现该分布在终点$g=0$和$g=1$附近有明显的峰值。另一方面，在四端口霍尔条几何结构中的三个独立电阻的分布函数的特征在于中心峰值和相对大的宽度。
1999-01-28 cond-mat.mes-hall
Rashba-induced spin Hall response in a disordered $WTe_2$ four-terminal structure
本文基于Landauer-Buttiker框架和四端器件模型，研究了无序WTe2中本征Rashba自旋轨道耦合诱导的自旋霍尔响应，得到自旋霍尔角均值25%、均方根30%，并通过实验与紧束缚模拟验证，为其他TMDs和单层Xenes的自旋霍尔计算奠定基础。
2025-07-02 cond-mat.mes-hall
Fractional Quantum Hall Phase Transitions and Four-flux Composite Fermions in Graphene
石墨烯及其多层膜由于其载流子的四重自旋和谷简并性而引起了人们的极大兴趣，这使得能够形成丰富多样的对称性破缺态，并提出了它们之间受控相变的前景。在特别干净的样品中，电子-电子相互作用最近显示出在整数量子霍尔制度中产生令人惊讶的对称性破缺和相变模式。虽然最近在石墨烯中也观察到了一系列稳健的分数量子霍尔态，但它们丰富的相图和可调谐性尚未得到充分探索。在这里，我们报告了超净悬浮石墨烯的局部电子可压缩性测量，揭示了填充因子v = -1/2和-1/4周围的大量分数量子霍尔态。在其中的几个状态中，我们观察到了指示底层秩序突然变化的相变，并且以一个穿过不可压缩峰的狭窄负可压缩性区域为标志。值得注意的是，当填充因子接近v = -1/2时，我们观察到压缩性的额外振荡，其似乎与相变相关，并且持续到v = -1/2的2.5%以内。我们使用一个简单的模型的基础上交叉朗道水平的复合粒子具有不同的内部自由度来解释实验数据的许多定性特征。我们的研究结果增加了在石墨烯中观察到的各种相关态，并证明了对其序参量的实质性控制，表明石墨烯是研究物质相关电子相的一个很好的平台。
2013-03-04 cond-mat.mes-hall
Low-energy effective theory and anomalous Hall effect in monolayer $\mathrm{WTe}_2$
我们发展了一个基于量子力学的低能理论，描述了单层$\mathrm{WTe}_2$在1T $^{\prime}$相中的结构，该结构包括八个能带（四个轨道，两个自旋）。该模型在材料的狄拉克点附近简化为传统的四带自旋简并狄拉克模型。我们表明，测量的自旋磁化率，注入或平衡自旋极化引起的异常霍尔电导率的大小和时间依赖性，可以用来确定的大小和形式的自旋轨道耦合哈密顿量，以及无量纲的狄拉克带倾斜。
2022-02-17 cond-mat.mes-hall
On the accuracy of conductance quantization in spin-Hall insulators
与普通的量子霍尔效应相比，在典型的量子自旋霍尔实验中，弹道螺旋边缘通道的电阻是非零的、可加的和量子化程度低的。在这里，我们提出了一个简单的参数连接这个定性的差异与自旋弛豫的电流/电压引线在实验相关的多终端酒吧的几何形状。有限的引线电阻和自旋弛豫都有助于非零的四端边缘电阻，解释了差的量化质量。我们发现，在强自旋弛豫的极限四端和两端电阻的修正是相反的符号，使自旋弛豫电阻的测量是可行的，并估计在碲化汞量子阱的效果的大小。
2018-10-31 cond-mat.mes-hall
Interplay of Rashba spin orbit coupling and disorder in the conductance properties of a four terminal junction device
本文报道了在二维Rashba自旋轨道耦合（RSOC）存在下无序四端器件的量子输运的理论研究。具体而言，我们计算的行为的纵向（电荷）电导，自旋霍尔电导和自旋霍尔电导波动的无序和Rashba自旋轨道相互作用的强度的函数，使用Landauer Buttiker形式主义通过格林函数技术。我们的数值计算表明，这两个电导减少无序。在较小的值的RSOC参数，纵向和自旋霍尔电导增加，而两者消失在强RSOC限制。自旋电流是更剧烈的无序和RSOC比其电荷对应物的影响。自旋霍尔电导涨落的值并不具有普遍性，它既取决于无序度，也取决于RSOC的强度。因此，自旋霍尔电导涨落与纵向电导涨落相比具有明显的特征。进一步的一个参数标度理论进行了研究，以评估过渡到金属政权的文献中所声称的，我们发现没有确认的RSOC诱导的金属状态的出现。
2015-12-24 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall effect in a p-type heterojunction with a lateral surface quantum dot superlattice
研究了具有侧面量子点超晶格的p型异质结中霍尔电导的量子化。在r-和k-空间中研究了四分量空穴波函数的拓扑性质。在研究k空间四分量波函数奇异性的基础上，提出了一种新的计算二维空穴气体霍尔电导的方法.发现了偏离Hofstadter“蝴蝶”量子化规则的现象，并对这种现象作出了解释。对于强周期势情形，考虑了磁子带的混合，讨论了磁子带间陈数的交换。
2002-12-30 cond-mat.mes-hall
Theoretical expectations for a fractional quantum Hall effect in graphene
由于石墨烯具有四重自旋谷简并性，在强磁场中，石墨烯可以被看作是一个四分量量子霍尔系统。我们调查的后果，这种特殊的结构上的一个可能的，但未观察到的，分数量子霍尔效应在石墨烯内的试探波函数的方法和精确对角化计算。这种试探波函数方法推广了Halperin的一个原始想法，即在塞曼效应相对较弱的情况下解释半导体异质结构中的SU（2）自旋。而填充因子nu=1/3的四分量结构简单地将SU（4）-铁磁旋量排序添加到否则未改变的Laughlin状态，该系统有利于nu=2/5的谷非极化状态和nu=4/9的完全非极化状态。由于零能石墨烯朗道能级和第一激发能级中相互作用势的相似行为，我们预计这些状态将存在于两个能级中。
2009-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Planar Hall Effect in Epitaxial (Ga,Mn)As Devices
大霍尔电阻跳跃观察时，从外延（Ga，Mn）As层图案化的微器件受到扫描，在平面磁场。这种巨大的平面霍尔效应比以前在金属铁磁体中观察到的大四个数量级。这使得（Ga，Mn）As的角度依赖性磁性的测量变得非常灵敏。从这些测量推导出的磁各向异性场与理论预测进行了比较。
2002-10-12 cond-mat.mes-hall
Hall effect of ferro/antiferromagnetic wallpaper fermions
该研究构建铁磁/反铁磁耦合的壁纸费米子有效模型，揭示两类磁矩打开能隙并导致量子化电荷或自旋霍尔响应，且结论具有对称性层面的普适性。
2023-05-12 cond-mat.mes-hall
On-demand higher-harmonic generation through nonlinear Hall effects in curved nanomembranes
该研究提出通过弯曲导电纳米膜产生可调非线性高阶霍尔效应，实现一阶至四阶响应及二倍、四倍频，为磁输运、整流和倍频器件提供新途径。
2024-04-04 cond-mat.mes-hall
Hall Resistivity and Dephasing in the Quantum Hall Insulator
使用四引线Chalker-Coddington网络解决了霍尔绝缘体相位中霍尔电阻率rho（x，y）的长期问题。电子相互作用的影响是通过一个有限的退相长度。在量子相干区，我们发现rho（x，y）与纵向电阻率rho（x，x）成比例，并且它们都随退相长度呈指数发散。在欧姆极限（退相长度短于霍尔水坑的尺寸）中，rho（x，y）保持量化并且独立于rho（x，x）。这为退相过程提供了一种新的实验探针。
1998-11-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Grassmannian Fields and Doubly Enhanced Skyrmions in Bilayer Quantum Hall system at $ν=2$
在填充因子为$ν=2$时，双层量子霍尔系统具有铁磁相（自旋相）、自旋单态相（ppin相）和倾斜反铁磁相。我们分析软波和准粒子激发自旋和ppin阶段。结果表明，动力场是具有四个复自由度的格拉斯曼G $_{4,2}$场。在每个相位中有四个复杂的软波（伪Goldstone模式）和一种skyrmion激发（G $_{4,2}$ skyrmion）翻转自旋或伪自旋相干。一个有趣的性质是，准粒子是一个G $_{4,2}$ skyrmion，基本上由两个CP $^{3}$ skyrmion组成，因此具有电荷$2e$。
2002-11-12 cond-mat.mes-hall hep-th
Measurement of the Hall effect at nanoscale with three probes
霍尔效应及其变体，如量子、反常和自旋霍尔效应，为材料的电磁性质表征、计量学和自旋电子学提供了不可或缺的工具。由于霍尔电极的电流分流，传统的四探针霍尔配置通常不适合纳米级的测量。我们证明，霍尔测量的纳米尺度上，可以方便的三探针霍尔配置，避免了分流问题。我们说明了所提出的方法的效率与异常霍尔效应为基础的测量在垂直各向异性的磁性薄膜畴壁运动过程中的个别激活事件。
2018-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculation of intrinsic spin Hall effect in semiconductors
相对论能带理论计算结果表明，典型半导体Ge、GaAs和AlAs的本征自旋霍尔电导率都是大的$[\sim 100 (\hbar/e)(Ωcm)^{-1}]$，表明自旋霍尔效应可能存在于四带Luttinger哈密顿量之外.计算的轨道角动量（轨道）霍尔电导率是一个数量级较小，表明没有取消之间的自旋和轨道霍尔效应在体半导体。此外，还发现自旋霍尔效应可以被应变强烈地操纵，并且半导体中的$ac$自旋霍尔电导率在纯半导体和杂质半导体中都很大。
2005-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of geometry on the frequency limit of GaAs/AlGaAs 2-Dimensional Electron Gas (2DEG) Hall effect sensors
本研究实验探究不同欧姆接触几何结构的GaAs/AlGaAs 2DEG霍尔效应传感器的频率极限，分析灵敏度与频率极限的权衡及成因，指出无电流旋转时频率极限显著更高，可应用于高频电力电子电流测量。
2023-06-13 cond-mat.mes-hall eess.SP physics.ins-det
Photonic topological pumping through the edges of a dynamical four-dimensional quantum Hall system
当二维电子气暴露于垂直磁场和面内电场时，其电导在横向面内方向上变得量子化：这被称为量子霍尔（QH）效应。这种效应是系统的电子能带结构的非平凡拓扑的结果，其中被称为第一陈氏数的整数拓扑不变量导致霍尔电导的量子化。有趣的是，QH效应可以在数学上推广到四维空间（4D），但这种效应从未实现过，原因很明显，实验系统被束缚在三维空间。在这项工作中，我们利用光子波导阵列提供的高可调谐性和控制，实验上实现了一个动态生成的4D QH系统，使用耦合光波导的2D阵列。波导间分离被构造成使得光沿着器件的传播在与两个物理维度正交的方向上在更高维动量上采样，从而实现2D拓扑泵浦。结果，器件的能带结构与被称为第二陈氏数的4D拓扑不变量相关联，第二陈氏数支持具有4D对称性的量化体霍尔响应。在一个有限尺寸的系统中，4D拓扑批量响应进行的局部边缘模式，作为调制的辅助动量的函数的样品交叉。我们直接观察到这种交叉通过光子泵从边缘到边缘和角到角的系统。这相当于在一个4D系统中从一个3D超曲面到相对的一个超曲面以及从一个2D超边缘到另一个超边缘的电荷泵，并且作为高维拓扑物理学的第一个实验实现。
2017-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
