Giant Planar Hall Effect in the Dirac Semimetal ZrTe5
最近，在Dirac/Weyl半金属中，由于手征反常引起的巨平面霍尔效应被预言。ZrTe 5被认为是一种介于弱拓扑绝缘体和强拓扑绝缘体之间的有趣的狄拉克半金属，尽管这一说法仍然存在争议。在这里，我们报告的观察在ZrTe 5的巨大的平面霍尔电阻率，显示两个不同的磁场依赖性的理论预测和最大的Lifshitz转变温度。我们发现，随着ZrTe 5纳米片厚度的减小，巨大的平面霍尔电阻率逐渐消失，这可能归因于样品的3D性质的消失。此外，我们还观察到一个非平凡的Berry相，手征异常诱导的负纵向磁电阻，和一个巨大的面内各向异性磁电阻在这些ZrTe 5纳米片。所有的实验观测都一致地证明了ZrTe_5是一种Dirac半金属。
2018-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single Dirac-Cone State and Quantum Hall Effects in Honeycomb Structure
蜂窝晶格系统具有四种类型的狄拉克电子，对应于自旋和谷自由度。我们考虑一个只包含一种无质量电子和三种有质量电子的态，我们称之为单狄拉克锥态。我们分析了在这种状态下的量子霍尔（QH）效应。我们对Chern数和spin-Chern数作了详细的研究。我们明确了石墨烯中发现的非常规QH效应的起源。我们还证明了在磁场中，单Dirac锥态可以具有任意大的自旋陈数。反铁磁过渡金属氧化物在电场作用下或具有反铁磁有序结构的硅烯在电场作用下都会产生这种状态。
2013-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac spin gapless semiconductors: Ideal platforms for massless and dissipationless spintronics and new (quantum) anomalous spin Hall effects
为了实现超快、超低功耗的自旋电子器件，新一代自旋电子学应是理想的无质量、无耗散的自旋电子学。我们证明了具有线性能量色散的无自旋能隙材料是能够实现这些无质量和无耗散态的独特材料。此外，我们提出了四种新类型的自旋霍尔效应，其中包括自旋积累的相同数量的电子和空穴具有相同或相反的自旋极化在样品边缘的霍尔效应测量，但与消失的霍尔电压。这些新的霍尔效应可以归类为（量子）反常自旋霍尔效应。本文介绍了线性色散和抛物色散的无自旋能隙半导体的无质量无耗散自旋电子学和新的自旋霍尔效应。在具有蜂窝或正方形晶格的简单氧化物的铁磁单层中，证明了Dirac型或抛物型自旋无隙半导体的新的可能候选者。
2016-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene-like Dirac states and Quantum Spin Hall Insulators in the square-octagonal MX2 (M=Mo, W; X=S, Se, Te) Isomers
我们研究了过渡金属二硫属化物MX $_2$（$M$ =Mo，W; $X$ =S，Se，Te）的正六方晶格，作为MX $_2$正六方化合物的异构体。通过能带结构的计算，我们观察到了具有非对称空间群对称性的MX $_2$矩形晶格中的类石墨烯Dirac能带结构。范霍夫奇点的两个带在费米能级处相交，导致两个动量相反的狄拉克锥。自旋轨道耦合可以在这些狄拉克点打开一个非平凡的能隙，并诱导量子自旋霍尔（QSH）相，二维拓扑绝缘体。在这里，正方形-八边形MX $_2$结构实现了过渡金属二硫属化物中有趣的石墨烯物理，如狄拉克带和QSH效应。
2015-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall effect driven by the spin magnetic moment current in Dirac materials
利用半经典分析和久保公式研究了Dirac哈密顿系统的自旋霍尔效应。在这个系统中，自旋霍尔电导率取决于自旋电流的定义。当自旋电流被定义为自旋角动量流时，自旋霍尔电导率的所有分量都消失了。相反，当自旋电流由自旋磁矩流组成时，自旋霍尔电导率的非对角分量是非零的，并且与载流子速度（和有效$g$因子）成比例。推导了电导率、载流子迁移率和自旋霍尔电导率的解析公式，并与实验进行了比较。在实验中，我们使用Bi作为模型系统，其特征在于狄拉克哈密顿量。Te和Sn被掺杂到Bi中以分别改变电子和空穴浓度。我们发现自旋霍尔电导率（$σ_\mathrm{SH}$）在狄拉克点附近有一个最大值，并随着载流子密度（$n$）的增加而减小. $σ_\mathrm{SH}$的符号是相同的，与大多数载体类型无关。自旋霍尔迁移率与$σ_\mathrm{SH}/n$成比例，随着载流子迁移率的增加而增加，比例系数为$\sim$ 1.4。这些功能可以占定量使用导出的分析公式。结果表明，巨自旋磁矩，有效$g$ -因子接近100，负责自旋霍尔效应在Bi。
2022-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unconventional Spin Hall Effect and Axial Current Generation in a Dirac Semimetal
我们研究了三维无质量狄拉克费米子模型中的电输运，该模型描述了在拓扑材料中实现的狄拉克半金属态。我们推导了一组相互依赖的扩散方程，其中包含了电荷密度和自旋密度对外加电场的响应。通过求解具有边界的系统的扩散方程，我们证明了即使传统的自旋电流算符为零，也会发生自旋积累的自旋霍尔效应。与手征对称性相关的Noether电流，称为轴向电流，也进行了讨论。我们证明了轴向电流在边界附近流动，并且它垂直于电流。
2016-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Hall Effect and Diamagnetism of Dirac Electrons
基于Kubo公式研究了完全相对论性（4 × 4矩阵）Dirac电子的自旋霍尔电导（SHC），旨在探讨铋和铋锑合金的可能应用。结果表明，SHC有两种贡献，一种来自费米能级附近的态，另一种来自所有的占据态。后者甚至保持在绝缘状态，即，当化学势位于带隙中时，化学势与轨道磁化率（抗磁性）具有相同的依赖性，这是一个令人惊讶的事实。这些结果被应用到铋锑合金和SHC的掺杂依赖提出。
2012-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac nodal lines and induced spin Hall effect in metallic rutile oxides
我们在金属金红石氧化物IrO $_2$、OsO $_2$和RuO $_2$的能带结构中发现了狄拉克结线（DNL），并揭示了这些结线所贡献的大的自旋霍尔电导，这解释了最近发现的IrO $_2$的强自旋霍尔效应（SHE）.存在两种类型的DNL。第一种类型形成DNL网络，其在整个布里渊区中延伸，并且仅在不存在自旋轨道耦合（SOC）的情况下出现，其在边界上诱导表面态。由于SOC诱导的能带反交叉，在这些化合物中可以实现大的本征SHE。第二种类型出现在布里渊区边缘，由于非对称对称性的保护，对SOC是稳定的。除了报道新的DNL材料外，我们的工作揭示了DNL和SHE之间的一般关系，为Dirac结材料在自旋电子学中的应用指明了一条道路。
2017-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Severe Dirac Mass Gap Suppression in Sb_2Te_3-based Quantum Anomalous Hall Materials
当铁磁拓扑绝缘体（FMTI）的拓扑表面态（SS）谱中出现狄拉克质量隙时，会出现量子反常霍尔（QAH）效应。令人费解的是，虽然平均质量间隙可以超过28 meV（或~320 K），但QAH效应通常只在低于1 K的温度下才能检测到。利用原子分辨朗道能级光谱成像技术，我们比较了原型FMTI Cr_0.08（Bi_0.1Sb_0.9）_1.92Te_3和它的非磁性母体（Bi_0.1Sb_0.9）_2Te_3的电子结构，探讨了其原因。在（Bi_（0.1）Sb_（0.9））_2 Te_3中，我们发现狄拉克能量的空间随机变化。在Cr_（0.08）（Bi_（0.1）Sb_（0.9））_（1.92）Te_3中发现了统计等效的狄拉克能量变化，同时存在着不相关的狄拉克质量隙无序.这两类SS电子无序共同作用，将纳米尺度区域的最小质量间隙抑制到100 μeV以下，间距<1 μm。这从根本上限制了Sb_2Te_3基FMTI材料中完全量子化的反常霍尔效应在非常低的温度下。
2020-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface Transport in the ν=0 Quantum Hall Ferromagnetic State in the Organic Dirac Fermion System
本文讨论了有机狄拉克费米子系统α-（BEDT-TTF）_2I_3在量子霍尔（QH）铁磁态下的表面磁输运。QH铁磁态是二维Dirac费米子系统中n=0朗道能级简并破缺而产生的可能的ν=0 QH态之一。其特征在于螺旋边缘状态。研究了体区绝缘的多层QH铁磁体中的层间表面螺旋边态输运。我们已经阐明，表面电导率远小于e^2/h，并且随着磁场倾斜到侧表面的法线方向而减小。这些特征解释了在α-（BEDT-TTF）_2I_3中观察到的层间磁电阻。
2015-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Half-Quantized Hall Effect and Power Law Decay of Edge Current Distribution
半量子化霍尔电导是具有宇称反常的量子系统的特征。本文研究了一类宇称反常半金属的拓扑和输运性质，其中有质量的狄拉克费米子和无质量的狄拉克费米子在动量空间或实空间中共存，并揭示了一个明显的体-边对应关系，即半量子化的霍尔效应是通过体无质量的狄拉克费米子实现的，而非平凡的Berry曲率是由有质量的狄拉克费米子提供的.在整数量子霍尔效应中，边缘电流的空间分布是以幂律而不是指数律衰减的。我们进一步讨论了宇称反常半金属与三维半磁性拓扑绝缘体和二维光子晶体的物理相关性。
2022-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-topological Origin of the Planar Hall Effect in Type-II Dirac Semimetal NiTe2
Dirac和Weyl半金属是新发现的拓扑非平凡材料，在Dirac/Weyl点附近具有线性带色散。当施加非正交的电流和磁场时，会出现一种称为手征异常的奇异现象，并且可以检测到负纵向电阻。最近，一种新的现象--平面霍尔效应（PHE）被认为是在许多拓扑半金属中观察到的手征反常的另一种表征。然而，PHE是否仅仅是由手征反常引起的仍然是一个问题。在这里，我们证明了PHE在一个新发现的II型狄拉克半金属NiTe 2的低温输运。然而，经过详细的分析，我们得出结论，PHE的结果从平凡的轨道磁阻。这一工作揭示了PHE不是手性反常的充分条件，在这类研究中需要特别注意其他非拓扑贡献。
2019-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of the quantum Hall effect in confined films of the three-dimensional Dirac semimetal Cd3As2
研究了三维Dirac半金属Cd3As2外延薄膜的磁输运性质。我们发现，一个能隙打开足够的薄膜的体电子态，在低温下，载流子驻留在表面状态占主导地位的电输运。处于这些状态的载流子足够移动以产生量子化的霍尔效应。尖锐的量子化表明，表面传输，几乎是免费的寄生体传导，并铺平了道路，在这类拓扑材料的新的量子输运研究。我们的研究结果还表明，异质结构的方法可以用来研究和工程的量子态的拓扑半金属。
2017-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-temperature linear transport of two-dimensional massive Dirac fermions in silicene: residual conductivity and spin/valley Hall effects
考虑有限温度屏蔽电子-杂质散射，我们提出了一种动力学方程方法来研究二维大质量费米子在硅烯中的输运性质。我们发现当化学势位于能隙内时，纵向电导率总是不为零。这种剩余电导率来自带间相关性，并且强烈依赖于电子-杂质散射的强度。我们还澄清，电子-杂质相互作用作出重大贡献的自旋和谷霍尔电导率，然而，几乎是独立的杂质密度。纵向电导率以及自旋和谷霍尔电导率对化学势，温度和能隙的依赖关系进行了分析。
2015-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-Carrier Transport Induced Hall Anomaly and Large Tunable Magnetoresistance in Dirac Semimetal Cd3As2 Nanoplates
Cd_3As_2是狄拉克半金属的模型材料，在动量空间的三个方向上都具有线性色散关系。Cd_3As_2独特的能带结构使其同时具有Dirac性质和拓扑性质。它可以通过对称破缺被驱动到Weyl半金属或通过增强自旋轨道耦合被驱动到拓扑绝缘体。在这里，我们报告的温度和栅极电压依赖的磁输运性质的Cd 3As 2纳米板的费米能级附近的狄拉克点。霍尔异常表明，随着温度的降低，伴随着从n型到p型导电的转变的双载流子输运。载流子型转变的解释考虑温度依赖的自旋轨道耦合。磁电阻在高温下表现出很大的非饱和值，可达2000%，这归因于系统中的电子-空穴补偿。我们的研究结果对于理解与Dirac/Weyl半金属，如Na 3Bi，ZrTe 5，TaAs，NbAs和HfTe 5中的双载流子输运相关的实验观察是有价值的。
2016-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evolution of Weyl orbit and quantum Hall effect in Dirac semimetal Cd3As2
拓扑狄拉克半金属由于相对表面上开费米弧之间的耦合，在表面态中表现出一种新的回旋轨道，称为外尔轨道。在这里，通过降低Cd 3As 2纳米片中的载流子密度，我们观察到从多频到单频的Shubnikov-de Haas（SdH）振荡在受到面外磁场时的交叉，表明表面传输的主导作用。随着磁场的增加，SdH振荡进一步发展为纵向电阻不为零的量子霍尔态.通过跟踪振荡频率和霍尔平台，我们观察到塞曼分裂和提取朗道能级指数以及子带数。与传统的二维系统不同，这种独特的量子霍尔效应可能与量子化的外尔轨道有关。我们的研究结果呼吁进一步研究拓扑半金属低维结构中的奇异量子霍尔态。
2017-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Planar Hall effect in type II Dirac semimetal VAl$_{3}$
拓扑系统的电子性质研究是凝聚态物理中最吸引人的课题之一，近年来引起了人们极大的兴趣。新材料经常被提出和研究，以确定其非平凡的能带结构。虽然复杂的技术，如角分辨光电子能谱已经成为流行的映射能量动量关系，输运实验缺乏任何直接确认狄拉克和外尔费米子在一个系统中。从能带结构计算，VA1 $_{3}$已被提出是一个II型拓扑狄拉克半金属。这种材料代表了一个大家族的同构化合物，都具有相似的电子能带结构，是一个理想的系统，探索丰富的物理洛伦兹对称违反狄拉克费米子。在这项工作中，我们提出了一个详细的分析的磁输运性质的VA1 $_{3}$。一个大的，非饱和的磁阻已被观察到。霍尔电阻率揭示了两种类型的具有高迁移率的载流子的存在。我们的测量结果表明，在这种材料中，一个大的平面霍尔效应，这是强大的，可以很容易地检测到高温。这一现象源于相对论手征反常和非平凡Berry曲率，验证了VAl $_{3}$中Dirac半金属相的理论预言.
2018-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multiband effects and the possible Dirac states in LaAgSb$_2$
本文报道了LaAgSb $_2$的磁电阻、霍尔电阻和磁热电势中狄拉克费米子的可能特征。霍尔电阻率和塞贝克系数之间的相反符号指示多带效应。电子结构计算揭示了线性带和穿过费米能级的抛物线带的存在。大的线性磁电阻归因于可能的狄拉克费米子的量子极限或电荷密度波相变时弱场磁输运的击穿。利用双带模型对霍尔电阻率进行了分析，结果表明，在电子输运过程中起主导作用的狄拉克空穴具有比常规电子更高的迁移率和更大的密度。磁场抑制了表观霍尔载流子密度，也引起了塞贝克系数由负到正的符号变化。这些效应可能归因于磁场对费米能级态密度的抑制，而这种抑制源于可能的狄拉克空穴的量子极限。
2016-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Light-induced anomalous Hall conductivity in massive 3D Dirac semimetal Co$_3$Sn$_2$S$_2$
本文通过超快光谱实验证明，圆偏振光可在顺磁相大质量狄拉克半金属Co₃Sn₂S₂中诱导反常霍尔电导率，验证了Floquet理论预言的狄拉克-外尔转化机制。
2025-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Hall Effect and Diamagnetism of Anisotropic Dirac Electrons in Solids
研究了固体中Dirac电子共有的有效哈密顿量--各向异性Wolff哈密顿量的自旋霍尔电导率$σ_{{\rm s}xy}$和轨道磁化率$χ$.结果表明，对于$σ_{{\rm s}xy}$和$χ$，各向异性的影响只出现在前因子中，前因子表示为能量色散的高斯曲率，其函数形式与各向同性Wolff哈密顿量的函数形式等价.结果表明，在绝缘态下自旋霍尔电导率与轨道极化率之间的关系式$σ_{{\rm s}xy}=(3mc^2/\hbar e)χ$，首次在各向同性Wolff哈密顿量下得到，同样适用于各向异性Wolff哈密顿量.在此基础上，用轨道磁化率的大小估算了铋及其锑合金的自旋霍尔电导率的大小，理论与实验符合较好.自旋霍尔电导率的大小与$eσ_{{\rm s}xy} \sim 10^4 Ω^{-1}{\rm cm}^{-1}$一样大，约为Pt的100倍。
2014-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large gap quantum spin Hall insulator, massless Dirac fermions and bilayer graphene analogue in InAs/Ga(In)Sb heterostructures
量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）态已经在两个半导体系统- HgTe/CdTe量子阱（QWs）和InAs/GaSb量子阱双层中得到证实。与HgTe/CdTe量子阱不同，InAs/GaSb量子阱双层结构的反向带隙在布里渊区的$Γ$点处不开放，从而阻止了无质量狄拉克费米子的实现。在这里，我们提出了一类新的半导体系统的基础上InAs/Ga（In）Sb多层膜，托管QSHI状态，石墨烯类相和双层石墨烯类似物，这取决于它们的层厚度和几何形状。QSHI间隙在新的结构可以达到60 meV的现实设计和参数。该值是室温下热能的两倍，显著扩展了基于III-V族晶闸管的拓扑器件的应用潜力。
2017-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Hall effect of light-driven three-dimensional Dirac electrons in bismuth
激光技术的最新进展为通过强相干光操纵量子材料中的功能开辟了道路。在这里，我们研究了三维（3D）狄拉克电子驱动的圆偏振光（CPL），当光子能量位于狄拉克带。作为实验实现的这一设置，我们照射薄膜样品的元素铋，这是一个众所周知的半金属托管三维狄拉克电子，与中红外CPL。我们成功地观察到出现的异常霍尔效应（AHE）通过太赫兹法拉第旋转，这是泵螺旋度相关的和瞬时的。我们将实验结果与Floquet理论的结果进行了比较，Floquet理论是分析相干光驱动的电子能带结构的有力框架。单光子共振位置附近的能带结构对AHE的贡献与我们的实验结果一致。有效的哈密顿量，我们的基础上，我们的模型计算也意味着一对“双外尔点”出现由于CPL诱导的杂化之间的占用和未占用的3D狄拉克带。我们的研究结果揭示了在非线性拓扑光学材料特性的超快控制。
2023-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The spin Hall effect of Bi-Sb alloys driven by thermally excited Dirac-like electrons
我们研究了Bi $_{1-x}$ Sb $_x$ /CoFeB异质结中的电荷-自旋转换。溅射沉积的异质结构的自旋霍尔电导率（SHC）表现出高平台在Bi丰富的组合物，对应于拓扑绝缘体相，其次是减少的SHC为Sb丰富的合金，与计算的固有自旋霍尔效应的Bi $_{1-x}$ Sb $_x$合金。SHC随着Bi $_{1-x}$ Sb $_x$合金在饱和之前的厚度的增加而增加，这表明它是主要有助于产生自旋电流的合金的本体;拓扑表面状态，如果存在于膜中，则起很小的作用。令人惊讶的是，发现SHC随着温度的升高而增加，遵循载流子密度的趋势。这些结果表明，大的SHC在室温下，自旋霍尔效率超过1和一个非常大的自旋电流迁移率，是由于在$L$谷的窄间隙Bi $_{1-x}$ Sb $_x$合金的Dirac-like，热激发电子的数量增加。
2019-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable large spin Hall and spin Nernst effects in Dirac semimetals ZrXY (X=Si, Ge; Y=S, Se, Te)
ZrSiS型化合物是一类Dirac半金属化合物，由于其拓扑电子性质和潜在的应用前景，近年来引起了人们极大的兴趣。特别地，带隙的狄拉克节点可以具有大的自旋贝里曲率，并且因此引起大的自旋霍尔效应（SHE）和自旋能斯特效应（SNE），这可以用于在不施加磁场或磁性材料的情况下产生用于自旋电子学和自旋热电子学的纯自旋电流。本文基于相对论能带结构的\textit{ab initio}方法，研究了ZrXY（X = Si，Ge; Y = S，Se，Te）中的SHE和SNE。我们的理论计算表明，这些化合物中的一些表现出大的本征自旋霍尔电导率（SHC）和自旋能斯特电导率（SNC）。计算的ZrSiTe的SHC高达-755（$\hbar$ /e）（S/cm）。由于这些狄拉克半金属的电导率远小于具有$\sim$ 2200的最大本征SHC（$\hbar$ /e）（S/cm）的铂的电导率，这表明它们将具有比铂更大的自旋霍尔角。值得注意的是，我们发现，在这些化合物中的SHE和SNE的幅度和符号都可以通过改变电场方向或自旋电流方向来显着调谐，并且还可以通过经由化学掺杂稍微改变费米能级来优化。对计算的带分辨和$k$分辨自旋Berry曲率的分析表明，大的SHE和SNE以及它们显著的可调谐性源于这些狄拉克半金属中费米能级附近存在许多轻微自旋轨道耦合隙的狄拉克节线.我们的研究结果表明，ZrSiS型化合物是有前途的候选人自旋…
2019-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Hall Shift Current and Nonlinear Anomalous Hall Effect in Gapped Dirac Fermion Systems
The University of Tokyo（东京大学）
探讨倾斜二维带隙狄拉克费米子系统中非线性反常霍尔效应新机制，源于与跨越能隙的朗道-齐纳隧穿相关的侧跳位移，为有机狄拉克费米子系统中现象提供解释。
2026-07-07 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit coupling, edge states and quantum spin Hall criticality due to Dirac fermion confinement: The case study of graphene
我们提出了一个广义狄拉克费米子描述的电子状态的石墨烯终止的锯齿形边缘。这种描述承认需要保持锯齿形约束的时间反演不变性的自旋轨道耦合，否则，对于无自旋粒子，显示出（2+1）维量子电动力学典型的奇偶异常。在一定的临界强度下，自旋-轨道耦合引起量子-自旋-霍尔型的相变。它表现为一种新型的边缘状态，由一对具有相反自旋取向的Kramers反向传播模式组成。这种边缘状态能够在没有磁场的情况下响应于横向电场而积累整数自旋。它们在体中没有任何激发隙，因此我们的系统在早期研究的其他量子自旋霍尔系统中脱颖而出。我们表明，在过渡的局域态密度是不连续的，其能量依赖性反映了系统的相图。
2008-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac-Rashba fermions and quantum valley Hall insulators in graphene-based 2D heterostructures
本研究通过第一性原理和有效低能模型，在石墨烯/TMD异质结构中实现Dirac-Rashba费米子与量子谷霍尔效应，为二维异质结构的新奇物性探索提供基础。
2024-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mirror anomaly and anomalous Hall effect in type-I Dirac semimetals
除了众所周知的手征反常外，狄拉克半金属还表现出镜像反常，与（$2+1$）维质量狄拉克费米子的宇称反常非常相似。这种异常的可观测响应表现为在存在磁场的情况下在镜像对称平面上的奇异阶跃状异常霍尔响应。虽然这一结果似乎是有效的II型狄拉克半金属（严格地说，在线性化理论），我们发现，I型狄拉克半金属不具有这样的异常霍尔响应，即使在线性化理论的水平。特别是，我们表明，异常霍尔响应不断接近零，因为一个接近镜像对称角在I型狄拉克半金属，而不是奇异霍尔响应在II型狄拉克半金属。此外，我们还证明了在一定条件下，即使存在时间反演对称性破缺，线性化的I型狄拉克半金属的反常霍尔响应也可能消失。
2018-10-08 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall effect of Dirac fermions on the surface of a topological insulator
研究了强拓扑绝缘相的Wilson-Dirac型拓扑绝缘体薄膜表面Dirac费米子的量子霍尔效应。虽然磁场破坏了体的时间反演对称性，但即使在强场状态下，表面态也可以存活。我们研究如何朗道水平的表面态的对称性破缺微扰的影响。
2017-03-07 cond-mat.mes-hall
Electronic properties of the parabolic Dirac system
我们研究抛物型Dirac系统的电子性质。在有磁场存在的情况下，讨论了狄拉克锥的存在所引起的磁势和反常抗磁性。研究了由Berry曲率引起的整数霍尔电导率和本征霍尔电导率。在自洽玻恩近似下，考虑无序诱导的自能，计算了RKKY相互作用、长程散射率和谱函数，这些结果与干净系统（无杂质）的结果有很大的不同.
2018-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chern-Simons Theory of Fractional Quantum Hall Effect in (Pseudo) Massless Dirac Electrons
通过统计规范变换，我们从相互作用的二维（伪）狄拉克电子的微观哈密顿量导出了有效场论。量子化霍尔电导为$σ_{xy}=\frac{e^2}{h}(2k-1)$，其中$k$为任意整数。也有拓扑激发具有分数电荷和服从分数统计。
2011-09-01 cond-mat.mes-hall
Manipulation of the Dirac cones and the anomaly in the graphene related quantum Hall effect
石墨烯中的量子霍尔效应被认为涉及与无质量狄拉克粒子相关的半整数拓扑数，由于狄拉克锥的加倍，这通常不明显。在这里，我们从理论上考虑两类晶格模型，其中我们操纵狄拉克锥与（a）两个狄拉克点，具有相互不同的能量，或（b）多个狄拉克锥具有不同的费米速度。通过对情况（a）的拓扑（Chern）数的显式计算和对情况（b）的绝热论证，我们已经表明，结果与单个狄拉克费米子贡献半奇整数序列的图像一致（.. -3/2，-1/2，1/2，3/2，.）当费米能穿过朗道能级时，霍尔电导率。
2010-09-10 cond-mat.mes-hall
Covariant conservation laws and the spin Hall effect in Dirac-Rashba systems
我们提出了一个理论分析的二维Dirac-Rashba系统中存在的障碍和外部扰动。我们揭示了一组精确的对称关系（沃德恒等式），施加强约束的狄拉克费米子的自旋动力学受到邻近诱导的相互作用。这使我们能够证明，一个任意稀释浓度的标量杂质的非平衡自旋霍尔电流的总抑制时，只有Rashba自旋轨道耦合存在的结果。值得注意的是，一个有限的自旋霍尔电导率恢复时，最小的Dirac-Rashba模型补充了自旋谷相互作用。沃德恒等式提供了一个系统的方法来预测出现的自旋霍尔效应在更广泛的类的实验相关的Dirac-Rashba系统，并代表了一个重要的基准测试数值方法的有效性。
2017-12-20 cond-mat.mes-hall
Strain-induced nonlinear spin Hall effect in topological Dirac semimetal
我们表明，施加到应变拓扑狄拉克半金属，如Na 3 Bi和Cd 3 As 2的电场，诱导自旋霍尔电流是二次的电场。将应变看作是Dirac电子的有效轴向磁场，利用手征动力学理论研究了电子和自旋的半经典输运。非线性自旋霍尔效应是由轴向磁场驱动的规则霍尔效应和来自动量空间拓扑结构的反常霍尔效应之间的交叉效应。它提供了一种有效的方式来从交变电场中产生完全自旋极化和整流的自旋电流，该交变电场足够大并且可以通过栅极电压和应变直接调谐。
2018-03-05 cond-mat.mes-hall
Half-integer contributions to the quantum Hall conductivity from single Dirac cones
虽然石墨烯中的量子霍尔效应被认为是与携带一半通常拓扑整数的无质量狄拉克粒子相关的异常的实现，但由于狄拉克锥的加倍，这是隐藏的。为了证实每个狄拉克锥的半整数贡献，在这里我们从理论上考虑一个晶格模型，其中两个狄拉克点之间的相对能量被系统地移动。通过对拓扑（陈）数的显式计算，我们证明了每个狄拉克锥确实对霍尔电导率有贡献，因为它是半奇整数级数（…-3/2，-1/2，1/2，3/2，.）当费米能量穿过朗道能级（移位的组）时。该图片也赞同，通过体积边缘对应，从边缘模式频谱本模型。
2010-12-04 cond-mat.mes-hall
Time-reversal breaking topological phase without Hall electric current in a two-dimensional Dirac semimetal protected by nonsymmorphic symmetry
本文研究了非对称的二维Dirac半金属中由时间反演破缺场导出的拓扑相。当非对称对称性即使在场的存在下保持，二维电子态变成两个不同的拓扑相位与绝缘间隙。一个阶段是众所周知的量子霍尔态的手征边缘模式伴随着霍尔电流，但另一个是一个非常规的拓扑相位与螺旋边缘模式的时间反演对称性的情况下。
2017-08-19 cond-mat.mes-hall
Revealing topological Dirac fermions at the surface of strained HgTe thin films via Quantum Hall transport spectroscopy
我们证明了应变碲化汞薄膜中电子通过拓扑狄拉克表面态输运的证据。在高垂直磁场下，我们发现电子输运达到量子霍尔制度与消失的电阻。此外，量子霍尔输运光谱揭示了耦合狄拉克表面态的相对论朗道能级的能量分裂。这项研究为拓扑绝缘体（TI）板的量子霍尔效应、二维和三维TI之间的交叉机制以及薄TI膜与探索自旋电子学和量子电路功能的相关性提供了新的见解纳米电子学。
2017-04-28 cond-mat.mes-hall
Elastic Gauge Fields and Hall Viscosity of Dirac Magnons
我们分析了弹性晶格形变对磁振子狄拉克材料磁振子自由度的耦合。对于蜂窝铁磁体，我们发现，正如石墨烯的情况一样，弹性规范场似乎与磁振子赝旋量耦合。对于诱导恒定伪磁场的变形，狄拉克节点周围的谱分裂成伪朗道能级。我们表明，当一个Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用被认为是一个拓扑间隙在系统中打开和陈-西蒙斯的弹性自由度的有效行动产生。这样一个长期编码的声子霍尔粘度响应，完全产生的波动的磁振子生活在附近的狄拉克点。磁振子霍尔粘度在零温度下消失，并随着温度的升高而增加，狄拉克点周围的状态越来越多。
2018-02-05 cond-mat.mes-hall
Anisotropy of the spin Hall effect in a Dirac ferromagnet
本文研究含铁磁交换耦合的Dirac哈密顿量系统，揭示铁磁有序改变带间跃迁选择定则并导致自旋霍尔电导的轴向各向异性及零磁化极限处的不连续性。
2023-08-04 cond-mat.mes-hall
The Dirac Composite Fermion of the Fractional Quantum Hall Effect
本文综述了最近提出的半满朗道能级的狄拉克复合费米子理论。
2018-05-10 cond-mat.mes-hall hep-th
Quantum Hall studies of a Semi-Dirac Nanoribbon
在这里，我们全面调查的朗道能级，霍夫施塔特蝴蝶和输运性质的半狄拉克纳米粒子在垂直磁场使用最近开发的实空间实现的Kubo公式的基础上核多项式方法。一个狄拉克带被认为是比较和对比我们的结果为半狄拉克系统。我们发现，朗道能级是非等距的彼此为半狄拉克的情况下（真实的狄拉克以及），平坦的能带消失在散装和成为色散的半狄拉克带在对比狄拉克系统。对于外部场的中间值，此特征最明显。我们进一步计算纵向（$σ_{xx}$和$σ_{yy}$）和横向或霍尔（$σ_{xy}$）电导率，其中霍尔电导率显示出熟悉的量子化，即$σ_{xy} \propto 2n$（因子“2”包括自旋简并），这与狄拉克系统（如石墨烯）非常不同。我们还观察到由于在两个不同的纵向方向的色散异常在半狄拉克带的磁输运的各向异性行为。我们的研究可能对单层磷烯有重要的影响。
2020-05-29 cond-mat.mes-hall
Strong Room-Temperature Bulk Nonlinear Hall Effect in a Spin-Valley Locked Dirac Material
非线性霍尔效应（NLHE）是一种新型的霍尔效应，具有广阔的应用前景。实际的器件应用需要在室温（RT）下的强NLHE。然而，以前报道的NLHE都是低温现象，除了TaIrTe 4的表面NLHE。体RT NLHE由于其产生大光电流的能力而被高度期望。在这里，我们表明自旋谷锁定狄拉克状态BaMnSb 2可以产生一个强大的散装NLHE在RT。在微尺度设备中，我们观察到典型的签名的内在NLHE，即横向霍尔电压二次缩放与纵向电流的电流被施加到Berry曲率偶极子方向。此外，我们还展示了我们的非线性霍尔器件的无线微波检测和倍频的功能。这些发现拓宽了自旋谷耦合物理从二维系统到三维系统的研究范围，并为探索大块非线性高能物理的应用奠定了基础。
2022-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Anomalous Hall Coulomb drag of massive Dirac fermions
狄拉克费米子的研究非常活跃，大质量狄拉克费米子的量子化反常霍尔效应的发现刺激了低能电子学的发展。一些承载狄拉克费米子的材料是层间相干效应的天然平台，例如库仑阻力和激子凝聚。在这里，我们确定的作用所发挥的反常霍尔效应库仑阻力在大质量狄拉克费米子系统。我们专注于拓扑绝缘体薄膜的主动层和被动层的面外磁化。的横向响应的主动层是由一个拓扑项所产生的Berry曲率。我们发现，拓扑机制并没有贡献库仑阻力，但在被动层的纵向阻力引起的横向阻力流。这种反常的霍尔拖曳电流是独立的有源层磁化，这一事实可以通过实验验证。它依赖于非单调的无源层磁化，表现出一个峰值，在低密度变得更加明显。这些发现将激发新的实验和定量研究的异常霍尔阻力。
2016-10-19 cond-mat.mes-hall
First-order effect of electron-electron interactions on the anomalous Hall conductivity of massive Dirac fermions
研究二维质量狄拉克费米子中电子-电子相互作用对反常霍尔电导率的一阶修正，发现零温带隙下修正为零，有限温度或化学势下霍尔响应衰减加快，凸显两体相互作用的重要性。
2024-04-18 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Effect on Dirac electrons in modulated graphene
本文研究了垂直磁场下电调制石墨烯中Dirac电子的输运性质，发现周期势场展宽Landau能级，霍尔导电率呈现Weiss和SdH振荡，并讨论了整数量子霍尔效应。
2023-11-20 cond-mat.mes-hall
Non-linear Hall effect in three-dimensional Weyl and Dirac semimetals
我们实验研究了三维WTe $_2$和Cd $_3$ As $_2$单晶的非线性霍尔效应，分别代表Weyl和Dirac半金属。在零磁场中，我们观察到有限的二次谐波霍尔电压，它与纵向电流成二次方关系。尽管该观察结果与理论预测很好地对应，但只有磁场依赖性允许将非线性霍尔效应与热电响应区分开。我们证明了二次谐波霍尔电压对磁场的方向具有奇型依赖性，这是支持电流磁化效应的有力论据。相反，一个数量级的更高的热功率信号是独立的磁场方向。
2019-02-08 cond-mat.mes-hall
Intrinsic Topological Control of the Orbital Hall Effect in Buckled Dirac Materials
Quaid-I-Azam University（奎达-阿扎姆大学）；Zhejiang Normal University（浙江师范大学）；Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM)（伊朗基础科学研究所）
本文利用低能大质量狄拉克模型和基于贝里曲率的线性响应理论，研究了弯曲二维狄拉克材料中轨道霍尔响应，发现轨道霍尔电导率在能带反转点附近显著增强，并通过调节外场实现量子自旋霍尔、谷霍尔和反常霍尔相，揭示了轨道响应受贝里曲率在自旋和谷自由度间重新分布的拓扑控制。
2026-05-24 cond-mat.mes-hall
Demonstration of the third-order nonlinear Hall effect in topological Dirac semimetal NiTe$_2$
实验证实三维第二类狄拉克半金属 NiTe$_2$ 存在未饱和的三次谐波霍尔响应，揭示了不依赖外加磁场的三阶非线性霍尔效应。
2025-02-12 cond-mat.mes-hall
Emergence of massless Dirac fermions in graphene's Hofstadter butterfly at switches of the quantum Hall phase connectivity
由六方晶体衬底上的石墨烯的莫尔超晶格诱导的磁性迷你带（霍夫斯塔德蝴蝶）的分形谱已知表现出带隙的狄拉克锥。我们发现，间隙可以通过稍微错位的基板，产生一个层次的锥形奇点（狄拉克点）的能带结构在合理的值Phi =（p/q）（h/e）的磁通量每个超晶胞。每个狄拉克点都表示量子霍尔相图连通分量中拓扑量子数的转换。模型计算揭示了尺度不变的电导率σ = 2qe^2 / pi h，以及在这些连通性开关处与无质量狄拉克费米子相关的克莱因隧穿。
2014-01-17 cond-mat.mes-hall
Dirac Fermions and Topological Phases in Magnetic Topological Insulator Films
本文基于三维拓扑绝缘体薄膜有效模型的精确解建立Dirac费米子理论，阐明表面态与体态的量子霍尔电导，并利用磁交换作用调控质量与手性以产生多种拓扑绝缘相和新型拓扑金属相。
2025-09-27 cond-mat.mes-hall
Nearly semi-elliptic relation between the minimal conductivity and Hall conductivity in unpaired Dirac fermions
本研究在自洽玻恩近似框架下计算未配对狄拉克费米子的电导率，发现最小电导率与霍尔电导率的近半椭圆关系，可标识宇称反常半金属，衔接两类拓扑绝缘相且匹配实验观测。
2025-11-14 cond-mat.mes-hall
Spin Hall conductivity in topological Dirac semimetals
从理论上研究了Dirac点受旋转对称性保护的拓扑Dirac半金属的自旋霍尔电导率。在具有时间反转、反转和四重旋转对称性的系统的一般相图的基础上，我们揭示了SHC对系统所属的相位是敏感的。相位和SHC的特征在于镜像陈数和无隙体狄拉克点的存在或不存在。还发现代表性的TDSM Cd $_3$ As $_2$支持大的和负的SHC $σ_{xy}^z\sim -10^4 (\hbar/e) (Ω.\textrm{m})^{-1}$。还解释了SHC对相图的依赖性背后的原理。
2020-03-03 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
