Emergent Quantum Valley Hall Insulator from Electron Interactions in Transition-Metal Dichalcogenide Heterobilayers
Academic Centre for Materials and Nanotechnology, AGH University of Krakow（克拉科夫AGH大学材料与纳米技术学术中心）
研究揭示了在摩尔MoTe₂/WSe₂双层中拓扑相的出现，强调自旋轨道耦合和库仑相互作用在两孔每摩尔单元格中的关键作用，发现稳定的量子谷体绝缘体相，并展示长程相互作用可调节层间电子隧道效应，即使在没有相应单粒子跃迁的情况下也能产生拓扑非平凡带。
2026-04-23 cond-mat.mes-hall
Emergent Dirac gullies and gully-symmetry breaking quantum Hall states in ABA trilayer graphene
我们报告高品质的量子电容测量，石墨和六方氮化硼封装的Bernal堆叠三层石墨烯器件。在零外加磁场，我们观察到一些电子密度和电位移调谐功能的费米表面拓扑结构的变化相关的电子压缩性。在高位移场和低密度下，强的三角形翘曲引起以六边形布里渊角附近为中心的与三重旋转对称性相关的出射狄拉克沟。在$B=1.25$ ~T的低磁场下，沟道表现为朗道能级简并度从2变为3。弱不可压缩状态也观察到整数填充在这些三重朗道水平，这是一个哈特里-福克分析表明，与库仑驱动的相位自发打破旋转对称性。
2018-07-19 cond-mat.mes-hall
Long tunneling contact as a probe of fractional quantum Hall neutral edge modes
我们研究了量子霍尔液体的边缘态之间的隧穿电流在一个单一的长接触区域，并预测在偏置电压设置的边缘速度的规模的共振。对于与带电模式相关联的典型器件和边缘速度，这种谐振发生在物理上可访问的偏置域之外。然而，对于预期支持中性模式的边缘状态，诸如$ν={2/3}$、以及$ν={5/2}$ Pfenchan和反Pfenchan状态，中性速度可以比带电模式小几个数量级，并且如果是这样，则谐振将是可访问的。因此，这种长的隧穿接触可以解决某些量子霍尔液体中中性边缘模式的存在。
2009-07-09 cond-mat.mes-hall
Paradoxical extension of the edge states across the topological phase transition due to emergent approximate chiral symmetry in a quantum anomalous Hall system
我们提出了一个矛盾的发现，在附近的拓扑相变在量子反常霍尔系统（陈氏绝缘体），拓扑几乎总是（除了当系统服从电荷共轭对称性）的结果在一个显着的扩展的边缘状态结构超出所需的最小的陈氏数。这种效应来自于描述系统相变的节块半金属的普适无隙动量线性哈密顿量，其形式由陈数的变化所强制。它的涌现近似手征对称性导致在节点附近的边态带，在动量区域，这种形式是占主导地位的。在打开间隙时，该边缘态带在间隙区域中被修改，在拓扑非平凡相中变得“受保护”（一端连接到价体带，另一端连接到导带），在平凡相中变得“不受保护”（两端连接到价带或导带）。在后者中，只要间隙足够小，边缘态带就持续存在。
2018-11-05 cond-mat.mes-hall
The Quantum Hall Effect in Graphene: Emergent Modular Symmetry and the Semi-circle Law
量子霍尔系统中的低能输运测量被认为是由涌现的模块对称性所控制的，其预测对许多详细的微观动力学是稳健的。我们提出了最近观察到的量子霍尔效应在石墨烯作为这些想法的测试，并为此确定了一类预测石墨烯将遵循相同的模块化参数。我们对高迁移率样品进行了一系列不同于半导体中传统量子霍尔效应的预测，包括：量子霍尔平台位置的预测，平台间跃迁临界点位置的预测，平台可以通过低温跃迁连接的选择规则，量子霍尔平台的位置的预测。以及在这些转变期间穿过的电导率的半圆定律。许多这些预测似乎提供了一个很好的描述与中等强度的磁场进行石墨烯测量。
2006-12-12 cond-mat.mes-hall hep-th
Spin-Hall effect and emergent antiferromagnetic phase transition in n-Si
由于小的自旋-轨道耦合，自旋电流在Si中经历最小的退相和散射，并且自旋-晶格相互作用是自旋弛豫的主要来源。我们假设，如果样品尺寸是相同的数量级的自旋扩散长度，那么自旋极化将导致非平衡自旋积累和紧急相变。在n-Si中，自旋扩散长度已被报道高达6 μm。自旋在Si中的积累将改变Si的热输运行为，这可以通过热表征来检测。在本研究中，我们利用磁电热输运特性，观察自旋霍尔效应与反铁磁相变现象。Pd（1 nm）/Ni_（80）Fe_（20）（75 nm）/ MgO（1 nm）/ n-Si（2 μ m）薄膜样品表现出磁场依赖的热输运和自旋霍尔磁电阻行为，这归因于Rashba效应。利用自热3 Ω方法发现了一个突发的相变，在270 K时，该相变随温度的变化呈现出类似于二级相变的发散行为.我们认为自旋霍尔效应导致自旋积累和反铁磁相变.我们认为Rashba效应的长度尺度可以等于自旋扩散长度，二维电子气对Rashba效应不是必需的，金刚石立方Si晶格中出现的反铁磁相变归因于位反转的不对称性.
2017-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Noise due to neutral modes in the v=2/3 fractional quantum Hall state
本文从理论上研究了填充率v=2/3的量子霍尔棒中激发的中性模碰撞量子点接触时产生的电荷噪声。噪声计算热激发的中性模式，以及偏置的中性模式与偶极费米子激发。在偶极费米子图片，我们表明，从两个碰撞模式产生的噪声可以被抑制，由于保利阻塞和非普遍由于随机边缘无序，但成为普遍的无序平均。由于两个碰撞的中性模式和噪声的比率，由于只有一个这样的模式是较小的偶极费米子比热激发，从而提供了证据的不同的量子统计的两种类型的激发。
2013-11-29 cond-mat.mes-hall
Emergent topological phases and coexistence of gapless and spectral-localized Floquet quantum spin Hall states via electron-phonon interaction
本研究探究受周期驱动的BHZ量子自旋霍尔绝缘体中电子-声子相互作用的作用，发现其可诱导涌现FQSH相及无隙体相与拓扑局域模共存的现象，采用谱局域化器与实空间陈标记表征该拓扑相，结果可在光学装置中验证。
2025-04-23 cond-mat.mes-hall
Band signatures for strong nonlinear Hall effect in bilayer WTe$_2$
打破离散或晶体对称性的非常规反应为探索新兴的物理系统和材料开辟了道路。通过破坏反转对称性，即使在存在时间反转对称性的情况下，也可以观察到与传统的霍尔效应完全不同的非线性霍尔信号。低对称性二维材料是非线性霍尔效应的有希望的候选者，但是当强非线性霍尔信号可以被测量时，特别是它与带结构性质的联系，这是不太清楚的。通过模型分析，我们发现在倾斜带反交叉和带反转附近存在显著的非线性霍尔信号。这些能带特征可以用来解释最近在二维WTe $_{2}$实验中出现的强非线性霍尔效应。这封信不仅对分析非线性霍尔效应的输运特征具有指导意义，而且对探索突发材料中的非常规响应也具有指导意义。
2018-12-26 cond-mat.mes-hall
Unconventional Hall effect near charge neutrality point in a two-dimensional electron-hole system
研究了同时含有低密度电子和空穴的碲化汞量子阱中二维系统的输运性质。霍尔电阻，作为垂直磁场的函数，揭示了一种非常规的行为，不同于典型的双极系统的电子-空穴不对称的经典N形依赖。通过对基于凯恩哈密顿量的朗道能级谱的数值计算，解释了磁输运的量子特性。电荷中性点附近的量子霍尔平台σxy = 0的起源归因于我们系统中朗道量子化的特殊性质。
2012-10-26 cond-mat.mes-hall
Emergent Commensurability from Hilbert Space Truncation in Fractional Quantum Hall Fluids
我们表明，分数量子霍尔流体的模型状态在所有实验检测到的平台可以唯一地确定施加平移不变性与特定的方案的希尔伯特空间截断激发物理局部测量。该方案使我们能够确定填充因子，拓扑位移和拓扑量子流体的配对/聚类明确地在一个普遍的方式，而不诉诸微观哈密顿。这促使我们提出了涌现可重构性的概念，作为至少大多数已知的量子态的基本属性，这使我们能够预测符合一组范式的特定量子态是否可以实现\emph{in principle}。我们还讨论了从其他唯象方法提出的某些缺失状态的影响，并建议分数量子霍尔物理的物理学可以从根本上产生于希尔伯特空间的代数在一个单一的朗道水平。
2019-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Emergent-gravity Hall effect from quantum geometry
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
提出由量子几何产生的有效引力场驱动的霍尔效应，识别四种机制并建立统一半经典理论框架，通过模型计算展示效应。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.str-el
Dynamics of edge Majorana fermions in $ν=\frac{5}2$ fractional quantum Hall effects
从对$ν=5/2$分数量子霍尔效应的复合费米子描述出发，研究了边缘中性Majorana费米子的动力学行为。我们证实，这些中性模式是手性的，并表明，传统的p-波配对之间的相互作用CF不有助于边缘中性费米子的动力学。我们发现一个重要的双线性耦合之间的充电和中性模式。我们表明，由于这种耦合，中性模式的色散是线性的，它们的速度成正比的波矢量的充电模式。这种边缘马约拉纳费米子运动的动力学起源是以前从未预料到的。
2007-10-25 cond-mat.mes-hall
Tunable Fractional Quantum Hall Phases in Bilayer Graphene
量子系统中的对称性破缺往往会导致复杂的涌现行为。在双层石墨烯（BLG）中，垂直于基面施加的电场破坏了晶格的反转对称性，在电荷中性点处打开带隙。在量子化磁场中，电子相互作用可以在自旋自由度和谷自由度范围内引起自发对称性破缺，产生具有复杂有序度的量子霍尔态。在这里，我们报告的分数量子霍尔态（HHS）在双层石墨烯显示相变，可以通过横向电场调谐。这一结果为研究对称性破缺在具有不同拓扑序的涌现态中的作用提供了一个模型平台。
2014-03-09 cond-mat.mes-hall
The Nature of Quantum Hall States near the Charge Neutral Dirac Point in Graphene
研究了高迁移率石墨烯样品在强磁场中电荷中性狄拉克点附近的量子霍尔态。我们发现，在填充因子$ν=\pm1$的QH状态只依赖于相对于石墨烯平面的场的垂直分量，表明它们是不自旋相关的。在填充因子$ν=1$处的激活能隙的非线性磁场依赖性表明多体起源。因此，我们提出的$ν=0$和$\pm1$状态产生的自旋和子晶格简并的$n=0$ LL，分别提升。
2007-07-24 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall effect near the charge neutrality point in two-dimensional electron-hole system
研究了$HgTe$基同时含有电子和空穴的量子阱在磁场B中的输运性质。在电荷中性点（CNP）与几乎相等的电子和空穴密度，电阻被发现增加非常强烈的B，而霍尔电阻率变成零。这种行为导致霍尔电导率$σ_{xy}\approx 0$的宽平台和在$ν=ν_p-ν_n=0$处的对角电导率$σ_{xx}$的最小值，其中$ν_n$和$ν_p$是电子和空穴朗道填充因子。我们认为CNP点的输运是由电子-空穴“蛇态”沿$ν=0$线的传播决定的。我们的观察定性地类似于石墨烯中的量子霍尔效应以及在具有零平均值的随机磁场中的输运。
2010-03-30 cond-mat.mes-hall
Electron-pairing in the quantum Hall regime due to neutralon exchange
电子在凝聚态系统中的行为主要由库仑排斥作用决定。然而，在特殊情况下，库仑相互作用可以有效地吸引，在非常规超导体和专门设计的介观装置中产生电子配对。在量子霍尔系统中，由于朗道能级的巨大简并性，电子相互作用可以发挥特别重要的作用，例如导致具有分数电荷和任意子统计的准粒子的出现。量子霍尔法布里-珀罗（FPI）干涉仪由于其探测这种奇异物理的能力而引起了越来越多的关注。此外，这种干涉仪也会受到电子相互作用的影响。最近，在量子霍尔FPI中发现了电子配对的实验证据（H.K. Choi等人，Nat. Comm 6，7435（2015））。理论上描述的FPI在强背散射的限制和屏蔽库仑相互作用的影响下，我们计算电子散粒噪声，确实找到了一个两倍的增强Fano因子的一些参数，指示电子配对。这一结果解释的电子相互作用，由于交换中性边缘间等离子体激元，所谓的中性子。
2020-07-01 cond-mat.mes-hall
Wave Function and Emergent SU(2) Symmetry in $ν_T=1$ Quantum Hall Bilayer
我们提出了一个试验波函数的量子霍尔双层系统的总填充因子$ν_T=1$在层间距离$d$的磁性长度$\ell$的比例$d/\ell=κ_{c1}\approx1.1$，其中最低的充电激发是已知的有一个水平交叉。该波函数具有两粒子关联，与已有的数值计算结果吻合较好，可以看作是不同层中复合玻色子和反复合玻色子形成的自由激子的玻色-爱因斯坦凝聚体.我们显示了这些激子的自由性质，表明复合玻色子在$d/\ell=κ_{c1}$处具有SU（2）对称性，这导致了低位带电激发的能级交叉。我们进一步证明了小尺寸精确对角化的试探波函数和基态之间的重叠在$d/\ell=κ_{c1}$附近达到峰值，这支持了我们的理论。
2017-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Probing the neutral edge modes in transport across a point contact via thermal effects in the Read-Rezayi non-abelian quantum Hall states
非阿贝尔量子霍尔态的特征在于电荷和中性无隙边缘模式的同时出现，后者的结构与服从非阿贝尔统计的体准粒子激发的存在错综复杂地相关。一般来说，在电荷输运测量中很难探测中性模，热输运测量似乎是不可避免的。在这里，我们提出了一个设置，可以绕过这个问题，有两个点接触串联分开的距离设置的热平衡长度的充电模式。我们表明，通过使用第一点接触作为加热装置，在第二点接触测量的多余的电荷噪声进行了非平凡的签名的中性模式的存在，因此导致其间接检测。我们还获得了通过处于不同温度和化学势的两个边缘之间的量子点接触传输的热导率和相应的洛伦兹数的显式表达式。
2008-10-20 cond-mat.mes-hall
Emergent topology by Landau level mixing in quantum Hall-superconductor nanostructures
本文研究量子霍尔-超导体混合系统中朗道能级混合与自旋-轨道耦合驱动的涌现拓扑相，揭示窄超导条带两侧手性Andreev态杂化产生的新相及其量子化非局域输运特征，为量子霍尔器件中拓扑的实现与探测提供新策略。
2025-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Upstream neutral modes in the fractional quantum Hall effect regime: heat waves or coherent dipoles
最近，通过测量由收缩（表示为N \rightarrowC）划分中性模式后产生的电荷噪声，在各种分数量子霍尔态（v=2/3，v=3/5，v=8/3和v=5/2）中观察到了被预测存在于空穴共轭态中的反向传播（上游）手性中性边缘模式。特别值得注意的是在v=5/2分数态中观察到这样的模式-因为它揭示了状态波函数的非阿贝尔性质。然而，这些独特的，上游的，不带电的模式和微观过程中，他们产生散粒噪声的性质，是不理解的。在这里，我们研究无处不在的v=2/3状态和报告的两个主要观察：首先，中性模式的性质进行了测试的“碰撞”两种模式，从两个相对的来源，在一个狭窄的收缩。由此产生的电荷噪声与分区准粒子的局部加热是一致的。第二，下游充电模式的分区收缩产生了一个双重的过程，即，上游中性模式（C \rightarrowN）的外观。换句话说，分裂“空穴共轭”型准粒子将导致能量损失和退相干，能量被中性模带走。
2011-12-20 cond-mat.mes-hall
Emergent Spin Hall phase at a Lifshitz transition from competing orders
竞争秩序，如超导性和铁磁性，对费米液体的影响已经得到了很好的证实。一个全面的理解，这样的竞争，在金属的费米面有一个非平凡的拓扑结构尚未实现。在这里，我们在一个原型系统中解决这个问题：2D Rashba半金属。我们发现，占主导地位的超导电性与Rashba自旋轨道相互作用（SOI）的相互作用，形成了一种新的内禀反常霍尔效应（AHE）与Bogoliubov-de Gennes（BdG）准粒子的无隙边缘状态。在巡游铁磁体的情况下，内禀AHE产生于能带结构中的Berry曲率效应。这种现象是强大的，即使次主导铁磁性显着改变配对对称性的性质。一个新兴的自旋霍尔相位涉及费米面拓扑结构的变化被发现伴随着这种Lifshitz量子相变。我们证明了共存的原始和新颖的AHE在弱无序的存在。我们提供了一个比较我们的结果与实验上的二维电子气在氧化物异质界面，以及作出一些可检验的预测。
2014-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Uniquely identifying quantum Hall phases in charge neutral graphene
针对电荷中性石墨烯中部分叠加自旋与谷的量子霍尔相序参量难以观测、相性质难确定的问题，本研究提出结合输运能隙随外场的变化及集体模数量，唯一识别各理论量子霍尔相。
2024-12-24 cond-mat.mes-hall
Energy Spectrum for Neutral Collective Excitations in Striped Hall States
利用单模近似和Hartree-Fock近似，在半满的第三和第四朗道能级上研究了条形Hall态的中性集体激发.我们发现，频谱包括各向异性NG模式和周期线节点。
2002-09-17 cond-mat.mes-hall hep-th
Hall Drag and Magnetodrag in Graphene
石墨烯中电荷中性的无质量狄拉克费米子形成了一个强相互作用系统，其中带电和中性（能量）模式都起着重要作用。这些模式在没有磁场的情况下基本上是解耦的，但是当施加场时变得强耦合。我们表明，这些想法解释了最近观察到的巨磁阻力，产生在经典的弱场时，电子密度被调谐附近的电荷中性。我们预测强霍尔阻力在这个政权，这是在明显偏离弱耦合制度，理论预测霍尔阻力的情况下。能量驱动的磁阻力和霍尔阻力产生在一个宽的温度范围内，并在弱磁场，并具有异常强烈的依赖于字段和载流子密度。
2013-09-19 cond-mat.mes-hall
Magnetic-field driven ambipolar quantum Hall effect in epitaxial graphene close to the charge neutrality point
我们通过各种方法研究了接近电荷中性点（CNP）的外延石墨烯的无序：i）在室温下，通过分析电阻率对霍尔系数的依赖性; ii）通过将霍尔系数的温度依赖性拟合到液氦温度; iii）通过拟合低温下的磁阻。所有的方法都收敛到$(20 \pm 10)$ meV的无序振幅。由于这种相对低的无序度，接近CNP，在低温下，样品电阻率不表现出标准值$\simeq h/4e^2$，而是发散。此外，磁电阻曲线具有独特的双极性行为，这已被系统地观察到所有研究的样品。这是状态密度和面内电荷转移的不对称性的标志。这种行为的微观起源无法明确确定。然而，我们提出了一个模型，其中SiC衬底的步骤定性地解释了双极行为。
2017-08-23 cond-mat.mes-hall
Melting of interference in the fractional quantum Hall effect: Appearance of neutral modes
生活在强磁场下的二维世界中的电子--所谓的分数量子霍尔效应（Fractional Hall effect，简称FHT）--常常表现为分数带电的准粒子（anyons）。此外，在特殊条件下，它们有望不受环境的影响，因此可以作为未来量子计算机的构建模块。这种任意子的干涉是理解它们的任意子统计的第一步。然而，分数量子霍尔态的复杂边缘模结构，加上上游中性模，被怀疑阻止了对任意子干涉的观测。在这里，我们报告发现的中性模式的出现和马赫-曾德尔干涉仪（MZI）的干涉逐渐消失之间的直接相关性，随着体积填充因子降低到朗道填充ν_B =1，随后在ν_B=1的完全干涉淬火。具体而言，发现干扰在ν_B~1.5处开始减小，其中上游中性模式增长，这通过MZI的输入量子点接触（QPC）中的上游散粒噪声散粒噪声来检测。此外，在QPC的传输过程中，还出现了一个携带散粒噪声的电导平台，该平台的电导率为ν_QPC =1/3，并一直持续到体积填充ν_B =1/2。我们确定了这一电导高原，导致边缘重建，这导致上游中性模式。在这里，我们还表明，即使是粒子状准粒子伴随着上游中性模式，因此抑制干扰的EQUHE制度。
2018-12-17 cond-mat.mes-hall
Fractional-quantum-Hall edges at filling factor 1-1/m
我们认为，在填充因子为1-1/m的量子霍尔效应制度的二维电子系统的边缘，其中m是一个奇数，微观理论解释的量子霍尔效应的发生在散装预测存在两个反向传播的边缘激发模式。这两种模式是经典的边缘磁等离子体激元模式和一个缓慢移动的中性模式。假设电子被限制在一个共面的正电荷的中和背景，并考虑到远程库仑相互作用，我们确定微观的中性模式的速度和边缘宽度。我们的研究结果旨在指导旨在验证中性模式存在的实验工作，这将在最简单的分层填充因子1-1/m下有力地证实当前对量子霍尔物理的微观理解。
1999-05-20 cond-mat.mes-hall
Emergent Energy Dissipation in Quantum Limit
本研究针对拓扑系统量子极限下是否存在能量耗散的问题，提出石墨烯量子霍尔平台区耗散的微观图像，发现非平衡电子弛豫沿边缘态产生焦耳热，建议通过局域温升实验验证并重新关注拓扑电路耗散。
2024-01-11 cond-mat.mes-hall
Dc Electrical Current Generated by Upstream Neutral Modes
量子霍尔相位在体中是有间隙的，但支持手性边缘模式，带电和中性的。这里我们考虑一个电路，其中从电流源到漏极的路径必须通过仅由中性模式组成的段。我们发现，在偏置的源极，直流电流被检测到在漏极，提供有反向传播模式下放置在某些位置的接触之间的散射。因此，中性模式携带的信息，可用于非局部重建直流充电电流。我们的协议可以用来检测任何中性模式，相对于所有的收费模式counterpropagates。我们的协议不仅适用于量子霍尔系统的边缘模式，也适用于具有非量子霍尔起源的中性模式的系统。最后，我们得出一个可能的实验实现这种现象。
2022-04-04 cond-mat.mes-hall
Hall field-induced magneto-oscillations near charge neutrality point in graphene
本文研究石墨烯在大直流电流与垂直磁场下的非平衡输运，发现霍尔场抑制传统SdH振荡，并在电荷中性点附近产生两支线性色散的新磁阻振荡，其速度接近TA和LA声子模式，揭示了声子辅助的朗道能级内跃迁机制。
2022-03-31 cond-mat.mes-hall
Energy Spectrum of Neutral Collective Excitations in Striped Hall States
研究了条纹霍尔态中的中性集体激发.在条纹霍尔态中，磁平移和旋转对称性自发破缺。利用对称性破缺与不破缺对应的电荷与电流的对易关系，证明了中性点无隙激励的存在性。在单模近似下，得到了半满朗道三能级中性集体激发谱。我们在谱中找到周期线节点。该谱与Hartree-Fock近似下的粒子-空穴激发谱进行了比较。
2002-06-26 cond-mat.mes-hall hep-th
Observation of neutral modes in the fractional quantum Hall regime
在强磁场下的二维电子气中发生的量子霍尔效应中，电流沿着样品的边缘流动。对于某些分数态的粒子-空穴共轭态，例如，填充在最低朗道能级的1/2和1之间;早期的预测表明，除了预期的边缘电流外，还存在反向传播的边缘电流。当这与测量的电导不一致时，有人认为无序和相互作用将导致只携带能量的反向传播模式-所谓的中性模式。此外，一个中性的上游模式（马约拉纳模式）也预计为选定的波函数提出的偶数分母填充5/2。在这里，我们报告的直接观察的反传播中性模式的填充2/3，3/5和5/2。这是通过注入这样的模式，并允许它们冲击在一个狭窄的收缩，这部分地反映了他们，有两个主要观察到的效果：（a）所得到的散粒噪声成比例的注入接触上的施加电压;（b）同时注入也是一个电荷模式，中性模式的存在下，发现显着影响的Fano因子和温度的背散射电荷模式。特别是，这种填充5/2的观测可能会挑出状态的非阿贝尔波函数。
2010-05-31 cond-mat.mes-hall
Spin driven emergent antiferromagnetism and metal insulator transition in nanoscale p-Si
特别是在薄膜、表面和界面中，电荷、自旋和轨道自由度的纠缠可以引起涌现行为。通常，表现出这些性质的材料需要大的自旋轨道耦合。我们假设，涌现的行为也可以发生由于自旋，电子和声子相互作用，在广泛研究的简单材料，如硅。也就是说，大的内在自旋轨道耦合不是涌现行为的基本要求。中心假设是当样品的尺寸之一是相同的顺序（或更小）的自旋扩散长度，然后非平衡自旋积累由于自旋注入或自旋霍尔效应（SHE）将导致出现在非铁磁半导体相变。在本实验工作中，我们报道了Pd（1 nm）/Ni_（81）Fe_（19）（25 nm）/MgO（1 nm）/p-Si（~400 nm）薄膜样品中自旋介导的突现反铁磁性和金属绝缘体相变。通过Rashba自旋-轨道耦合介导的自旋-霍尔磁电阻行为观察到p-Si中的自旋-霍尔效应，提出自旋积累和由此产生的涌现行为的原因。从纵向三次谐波电压的发散行为中发现了相变的相变现象，它与热导率和热容有关。
2017-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proliferation of neutral modes in fractional quantum Hall states
分数量子霍尔效应是强磁场下二维关联电子气中拓扑相的典型例子。虽然电流作为手征下游边缘模传播，但最近仅在空穴共轭态（填充ν，n+1/2<ν<n+1，n= 0，1，2，.）中观察到不带电的上游手征中性边缘模，在偶数分母状态下，ν=5/2。据信，2D气体边缘附近的自发“密度重建”导致多个反向传播的边缘通道，这些通道通过不可压缩的条带彼此分离。非均匀无序引起沟道间隧穿;伴随着库仑相互作用，它将多个边缘沟道重新归一化为下游电荷模式和上游中性边缘模式，同时保持奇偶性要求（例如，沿着边缘的热传导）由体积决定。在这里，我们报告的高灵敏度的散粒噪声测量，揭示了意想不到的中性模式存在于各种非空穴共轭分数态。正如之前已经报道的，我们没有观察到任何整数状态的中性模式。除了上游的中性边缘模式，我们惊讶地发现也中性能量模式，通过不可压缩的散装传播。虽然沿着边缘，密度重建可以解释边缘模式，但我们不知道可以解释体模式的模型。中性模式的扩散，在每一个测试的分数状态，大大改变了公认的图片的EQUIPHE状态：绝缘体和1D手征边缘通道。这些能量模式的明显无处不在的存在可以解释分数准粒子的退相干-防止在分数区域中观察到相干干涉。
2013-12-29 cond-mat.mes-hall
Superconductivity of neutral modes in quantum Hall edges
量子霍尔相位的边缘产生了大量的奇异模式，支持不同的电荷和量子统计值的准粒子。其中包括中性子（具有半子统计的不带电任意子），它们被发现在分数量子霍尔物质中无处不在。研究和操纵中性扇区是一个有趣的挑战，尤其是因为这些粒子可以通过实验获得。在这里，我们解决的限制，强相互作用的中性子产生中性子超导性，其中配对被取代的四分之一机制。我们讨论了这种效果的几种表现形式，在现有的实验平台上实现。此外，这种超导能隙机制可以用来观察伴随的带电任意子的干涉。
2021-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Neutral Collective Excitations in Striped Hall States
在条纹霍尔态中，一个方向上的磁平移自发地被打破为离散平移。在单模近似下，在半满的三、四朗道能级上得到了中性集体激发谱。谱是各向异性的，具有多线节点结构。在一个方向上，光谱类似于具有声子和旋子最小值的液氦光谱。
2002-09-10 cond-mat.mes-hall hep-th
Discretized Topological Hall Effect Emerging from Skyrmions in Constricted Geometry
我们通过测量拓扑霍尔效应研究了纳米结构FeGe霍尔条器件中skyrmion的形成过程，这种效应将自旋织构的缠绕数提取为一个出射的磁场.在改变外加磁场的过程中观察到拓扑霍尔电阻率的阶梯状分布，这是由于磁性纳米结构的瞬时变化，如skyrmions的创建，湮灭和抖动运动。拓扑霍尔电阻率的离散变化证明了每个skyrmion中固有的涌现磁通量的量子化性质，这在宏观尺度上的许多skyrmion系统中是不可区分的。
2015-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Emergent giant topological Hall effect in twisted Fe3GeTe2 metallic system
Seoul National University（首尔大学）；Nankai University（南开大学）；University of California, Riverside（加利福尼亚大学河滨分校）
研究发现扭曲Fe3GeTe2金属体系中存在巨量拓扑霍尔效应，其源于由交替的平面内和层对比Dzyaloshinskii-Moriya相互作用诱导的拓扑磁纹理，为下一代自旋电子器件提供了新途径。
2026-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Energy transport by neutral collective excitations at the quantum Hall edge
我们利用量子霍尔样品的边缘研究了反向传播中性集体激发的可能性。一种新颖的样品设计使我们能够独立地研究沿边缘的电荷和能量传输。我们实验观察到的上游能量转移相对于填充因子1和1/3的电子漂移。我们的分析表明，中性集体模式在相互作用重建的边缘是一个适当的候选人的实验观察到的效果。
2011-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum Hall to Insulator Transition in the Bilayer Quantum Hall Ferromagnet
我们描述了双层量子霍尔铁磁体在填充分数$ν= 1$下的一个新相变。在静态无序（由周期势模型）的存在下，玻色子$S=1/2$自旋子可以经历超流-绝缘体转变，同时保持铁磁有序。莫特绝缘相有一个出射的U（1）光子，跃迁是在这个光子的希格斯相和库仑相之间。电荷和逆流电导率的物理后果，并在存在淬火无序的层间隧穿电导进行了讨论。
2008-08-27 cond-mat.mes-hall
Spin-valley Hall transport induced by spontaneous symmetry breaking in half-filled zero Landau level of bilayer graphene
当手征对称性被破坏时出现的本征霍尔电导率是未来低能耗器件的核心，因为它可以产生非耗散电荷中性电流。即使对于中心对称的晶体材料，电子关联也会导致对称性破缺。然而，由这种自发对称性破缺引起的本征霍尔电导率产生非耗散电荷中性电流在实验上是难以捉摸的。在这里，我们报告固有的霍尔电导率和产生的非耗散电荷中性电流的自发反铁磁状态的零朗道水平的双层石墨烯，其中自旋和谷对比霍尔电导率已被理论预测。我们进行了非局域输运实验，发现了局域电阻和非局域电阻之间的立方标度关系，作为本征霍尔效应的有力证据。这种自发霍尔输运的观测是理解电子相关效应对非耗散输运的一个里程碑。我们的结果也铺平了一条道路，通过在这种对称性破缺状态下的自旋和谷的耦合与谷霍尔效应在非磁性石墨烯的自旋电流的发电。
2019-05-08 cond-mat.mes-hall
Spin-Neutral Tunneling Anomalous Hall Effect
反常霍尔效应（AHE）是自旋电子学中广泛应用的一种基本的自旋相关输运性质。通常预期需要携带净自旋极化的电流来驱动AHE。在这里，我们证明，在这种常见的预期相反，自旋中性隧穿AHE（TAHE），即由自旋中性电流驱动的TAHE，可以实现在反铁磁（AFM）隧道结，其中AFM电极与非自旋简并费米表面和正常的金属电极被分离的非磁性势垒与强自旋轨道耦合（SOC）。AFM电极和SOC势垒之间的对称失配导致在每个电极中产生横向霍尔电流的自旋中性纵向电流的非对称自旋相关动量过滤。我们预测了一个相当大的自旋中性TAHE在AFM隧道结与RuO $_{2}$型AFM电极和SnTe型SOC势垒，并表明霍尔电流是可逆的Néel矢量切换。与传统的AHE块体材料的霍尔角相当，预测的自旋中性TAHE可以用于反铁磁自旋电子学中的Néel矢量检测。
2022-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge Transport and Inhomogeneity near the Charge Neutrality Point in Graphene
在1.6 K到室温的温度范围内测量了二氧化硅衬底上石墨烯的电阻率rho_xx（H）和rho_xy（H）的磁场依赖的纵向和霍尔分量。在电荷密度接近电中性点时，rho_xx（H）大大增强，而rho_xy（H）受到抑制，表明电子和空穴对输运电流的贡献几乎相等。这些数据是不一致的均匀分布的电子和空穴浓度（双流体模型），但在最近的理论预测的不均匀分布的电子和空穴区域的相等的流动性非常一致。在低温和高磁场下，rho_xx（H）饱和到~h/e^2，霍尔电导率<< e^2/h，这可能表明局部v = 2和v = -2量子霍尔水坑的状态。
2007-05-22 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit coupling and optical spin Hall effect in photonic graphene
研究了光子蜂窝晶格中TE和TM光模分裂引起的自旋轨道耦合。使用紧束缚方法，我们计算了解析的能带结构。在狄拉克点附近，我们导出了一个有效的哈密顿量。我们发现，局部约化对称性（$\mathrm{D_{3h}}$）将TE-TM有效磁场转化为具有Dresselhaus对称性的出射场。结果，粒子变得巨大，但没有间隙打开。光学自旋霍尔效应揭示了出射场的对称性。
2014-04-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Emergent Momentum-Space Skyrmion Texture on the Surface of Topological Insulators
在磁性拓扑绝缘体中，量子反常霍尔效应已被理论预言和实验证实。此外，这些材料的表面态在动量空间中表现出类似刺猬的“自旋”织构。在这里，我们应用先前制定的低能量模型Bi $_2$ Se $_3$，一个母体化合物的磁性拓扑绝缘体，一个平板的几何形状中，交换场的行为只在一个表面层。在这个示例设置中，刺猬变换为临界交换场之外的skyrmion纹理。这个临界场标志着两个拓扑上不同的阶段之间的过渡。拓扑相变发生时，费米能级处的能隙没有闭合，横向霍尔电导保持不变，并量子化为$e^2/2h$。动量空间Skyrmion结构在有限的场范围内持续存在。它可以在具有三维拓扑绝缘体和铁磁绝缘体之间的界面的混合异质结构中找到其实现。
2016-10-26 cond-mat.mes-hall
Emergent Anomalous Hall Effect from Surface States in the Altermagnet MnTe Thin Films
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
研究通过分离本征和表面贡献揭示MnTe薄片中异常霍尔效应的起源，发现表面态主导AHE，且界面设计可调控其符号。
2026-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Colossal Spontaneous Hall Effect and Emergent Magnetism in KTaO$_3$ Two-Dimensional Electron Gases
最近人们对在KTaO $_3$（KTO）的表面和界面处形成的二维电子气（2DEG）产生了强烈的兴趣，发现了在明显高于基于SrTiO $_3$（STO）的类似2DEG的温度下的超导性。在这里，我们表明，KTO 2DEG抑制超导性的条件下制造的显示出大的自发霍尔效应在低温下。横向响应在施加的垂直磁场中是不对称的，并且在毫开尔文温度下变得滞后。磁滞是由于从本地Ta $^{4+}$时刻所产生的长程磁序。然而，数据的最显著特征是横向响应的不对称性和在零场处的大的自发横向电阻，其可以是纵向电阻的显著部分并且取决于晶体取向。这两种效应都是由于存在的横向响应是对称的垂直场的主要贡献，这表明其起源是拓扑性质。我们认为，这一贡献来自贝里曲率偶极子加上非平衡条件引起的测量电流。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Exchange-correlation enhancement of the Lande-g* factor in integer quantized Hall plateaus
本文研究了在强垂直磁场作用下，多体效应对二维电子气（2DEG）的涌现作用，包括交换作用和关联作用.结果表明，间接相互作用在空间上加宽了奇整数不可压缩带，而偶数填充因子几乎不受影响。
2009-06-03 cond-mat.mes-hall
Theory of Emergent Josephson Lattice in Neutral Twisted Bilayer Graphene (Moiŕe is Different)
“更多是不同的”（安德森，1972年）在石墨烯。双层和扭转弹簧的惊喜。最近发现的超导电性（T $_c\approx$ 1.7 K）在超低掺杂密度$\sim 10^{11}$ cm ${}^{-2}$提醒社会寻找一个电子-电子相互作用为基础的机制，声子诱导的吸引力似乎不够。我们提出了一种机制的超导性，其中发挥了重要作用的致密（密度$\approx$ 2 $\times$ 10 ${}^{15}$ cm $^{-2}$）$π$ -电子流体的石墨烯层。这种流体在碳-碳键尺度上具有离壳共振价键相关性（RVB）。相称的扭曲$θ\approx 1.1^\circ$产生电荷中性载流子池（尺寸$\sim$ 50 μ m），并形成局部AA配准的三角形莫尔晶格。AA注册通过层间隧穿掺杂相等数量的电子和空穴，而AB注册不。使用壳层上RVB相关性，电荷中性水坑内的载流子形成相等数量的-2e和+2e库珀对。出现约瑟夫森-莫尔晶格。库仑阻塞与对隧穿竞争，并产生玻色莫特绝缘体。栅极掺杂掺杂玻色哈伯德模型，并创造超导性。我们的信息是，在（无载体）中性石墨烯中保持休眠的RVB相关性对于两个添加的电子变得在壳层上，因为它们与使背景$π$在石墨烯中流动的电子无法区分。
2018-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Theory of Disordered $ν= 5/2$ Quantum Thermal Hall State: Emergent Symmetry and Phase Diagram
朗道能级填充分数$ν=5/2$的分数量子霍尔（Fractional quantum Hall，简称FHH）系统，通过数值计算，一直被认为是非阿贝尔态，既可以是Pff态，也可以是反Pff态，都具有量子化的霍尔电导$σ_{xy}=5e^2/2h$。Pf和APf态的热霍尔电导分别量子化为$κ_{xy}=7/2$和$κ_{xy}=3/2$。然而，最近的实验表明，$ν=5/2$-OH态的热霍尔电导为$κ_{xy}=5/2$。据推测，该系统包含随机的Pf和APf域驱动的障碍，和中性手性马约拉纳模式的畴壁可能会经历一个渗滤过渡到$κ_{xy}=5/2$相。在这项工作中，我们做微扰和非微扰分析Pf和APf之间的畴壁。我们证明了畴壁理论在低于阈值$Λ_1$的能量标度下具有涌现SO（4）对称性，在$Λ_1$和更高值的$Λ_2$之间的能量标度下，该对称性降低到涌现U（1）$\times$ U（1）对称性，最后降低到$Λ_2$以上的复合费米子宇称对称性$\mathbb{Z}_2^F$.基于突现对称性，我们给出了无序$ν=5/2$-1H系统的相图，并证明了在无序能级$Λ>Λ_1$处出现$κ_{xy}=5/2$相。此外，我们发现$N_D$紧致畴壁的缺口双半子扇区贡献了非局部拓扑简并$2^{N_D-1}$，导致热容的低温峰。我们实现了一个非微扰的方法来引导通用拓扑1 + 1D域壁（2-表面缺陷）适用于任何2 +…
2018-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Quantum Hall Transition near a Fermion Feshbach Resonance in a Rotating Trap
我们考虑两个物种的费米子在一个旋转的陷阱，通过s波费什巴赫共振相互作用，在总朗道能级填充因子2（或一个为每个物种）。研究表明，随着对相互作用强度的增加，系统经历了从费米子整数量子Hall态到玻色子分数量子Hall态的量子相变，相变发生在共振附近.跃迁的有效场论被证明是一个耦合到陈-西蒙斯规范场的（出射）无质量相对论玻色子场，耦合产生出射粒子的半离子统计。
2008-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnetic and Lattice Ordered Fractional Quantum Hall Phases in Graphene
本研究分析垂直磁场中单层石墨烯在电荷中性附近的分数量子霍尔态，通过考虑更一般的晶格尺度残余耦合，揭示其具有磁序与晶格对称性同时破缺的丰富相图。
2024-01-22 cond-mat.mes-hall
Spin-Flux Skyrmions: Anomalous Electron Dynamics and Spin-Hall Currents
University of Toronto（多伦多大学）
自旋-流天空之球通过引入非平凡自旋or相位和额外单极分量，解释了传统天空之球无法解释的霍尔电阻异常，并提供了调控横向霍尔响应的新途径。
2025-11-24 cond-mat.mes-hall
