Modulation of Noise in Submicron GaAs/AlGaAs Hall Devices by Gating
我们提出了一个系统的表征，在亚微米霍尔器件的GaAs/AlGaAs二维电子气异质结的基础上，在1.5 K至60 K之间的温度波动。各种各样的噪声谱，从1/f到洛伦兹，通过门控霍尔器件获得。噪声水平可以降低高达几个数量级与0.2 V的适度的栅极电压，而载流子密度增加不到60%，在相同的范围内。霍尔噪声谱对温度和栅电压的显着依赖性的解释在n-AlGaAs中的杂质有关的开关过程。
2004-06-21 cond-mat.mes-hall
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
The influence of the long-lived quantum Hall potential on the characteristics of quantum devices
在横向量子器件的磁输运实验中报道了新的滞后效应。这些效应的特征在于两种截然不同的弛豫时间（分钟和天）。结果表明，所观察到的现象与长寿命的涡电流。这证实了扭转平衡磁力测量相同的二维电子气（2DEG）材料。这些观察结果表明，在2DEG水库的边缘处的诱导量子霍尔电位影响通过设备的传输，并且对所有横向量子设备的磁传输具有重要的后果。
2005-03-17 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall conductance of two-terminal graphene devices
比较了量子霍尔体系中单层和双层石墨烯两端电导的测量和理论。我们检查功能的电导作为栅极电压的函数，允许单层，双层，和有间隙的样品进行区分，包括N形扭曲的量子霍尔高原和电导峰和谷的电荷中性点。一般良好的协议之间的测量和理论。差异的可能来源进行了讨论。
2008-10-20 cond-mat.mes-hall
Proposal For A Quantum Hall Pump
提出了一种在精神上类似于电子旋转门的装置，除了它在量子霍尔流体内操作。在整数量子霍尔机制中，该设备每个周期泵送整数个电子。在分数态，它在每个循环中泵入整数个分数带电准粒子。这种装置可以精确测量量子霍尔效应准粒子的电荷。
2000-01-07 cond-mat.mes-hall
Spin Hall conductance in a Y-shaped junction device in presence of tunable spin-orbit coupling
利用Landauer-Büttiker方法研究了三端Y型器件中存在可调自旋轨道相互作用时的自旋霍尔效应.我们已经发展了一种制造技术，用于在Y形器件的两个臂之间创建不同的角间距，以便研究角宽度对自旋霍尔电导（SHC）的影响。较小的角间距产生较大的电导。自旋量子化轴的任意取向也产生对应于Y形装置的不同角分离的SHC的有趣的三维等高线图。结果清楚地表明了自旋旋转对称性的破缺。进一步进行了系统的研究，比较和对比不同的SO项，如Rashba和Dresselhaus SO相互作用和角分离的相互作用。
2016-07-12 cond-mat.mes-hall
Self-consistent calculation of electric potentials in Hall devices
使用第一性原理的经典多体模拟的霍尔酒吧，我们研究了霍尔电位的形成的必要条件：（i）欧姆接触与金属水库，（ii）电子-电子相互作用，（iii）限制到一个有限的系统。通过在数百万个时间步内传播数千个相互作用的电子，我们捕获了自洽势的建立，这类似于通过保角映射方法获得的结果。如电流注入的微观模型所示，霍尔效应与颗粒储层处的特定边界条件有关。
2010-04-12 cond-mat.mes-hall
Charge equilibration in integer and fractional quantum Hall edge channels in a generalized Hall-bar device
研究量子霍尔边缘态之间的电荷平衡不仅可以揭示整数量子霍尔（IQH）机制中的边缘沟道的几何结构，而且可以揭示分数量子霍尔（CQH）机制中的边缘沟道的几何结构，特别是对于空穴共轭态。在这里，我们报告了一个系统的研究电荷平衡在IQH和CQH制度，通过使用一个广义的霍尔酒吧，其中一个量子霍尔态嵌套在另一个量子霍尔态具有不同的朗道填充因子。这提供了一种可行的方法来评估平衡在各种条件下，即使在存在散射的散装区域。通过确认与以前的作品的一致性，在IQH制度的分析的有效性进行了测试。在量子阱区，我们发现在朗道填充因子$ν$ = 2/3时，空穴共轭态的反向传播$δν$ = 1和$δν$ = -1/3通道的平衡长度比$ν$ = 4/3时粒子态的同向传播$δν$ = 1和$δν$ = 1/3通道的平衡长度短得多.该差异可以与边缘通道的不同几何结构相关联。我们的分析与广义霍尔杆器件将是有用的研究边缘平衡和边缘结构。
2019-05-03 cond-mat.mes-hall
Fabrication of quantum Hall p-n junction checkerboards
通过利用毫米级石墨烯p-n结器件上的多个电流端子，能够测量v =2平台量化霍尔电阻（R_H { \approx } 12906 Ω）的分数倍，所述毫米级石墨烯p-n结器件制造有沿两个横向方向的界面。这些量子霍尔电阻棋盘器件已被证明与LTspice电路模拟器数值计算的量化电阻输出相匹配。从器件的功能性出发，模拟了量子霍尔电阻棋盘的更复杂的实施例，以突出这些器件可以操作的参数空间。此外，这些测量表明，通过使用标准紫外光刻的更有效的工艺，pn结制造在毫米或厘米级上的可扩展性对于石墨烯器件制造是可行的。
2022-03-12 cond-mat.mes-hall
Controlled generation and detection of a thermal bias in Corbino devices under the quantum Hall regime
我们提出了一种实验技术来产生和测量GaAs/AlGaAs Corbino样品的量子霍尔效应中的温度偏差。通过在中心电阻加热器处注入电流来产生偏置，并且通过在内部和外部同心环处的电导测量来确定所产生的径向温度降。实验结果与通过衬底的热流的数值模拟的预测一致。我们也将这些结果与先前基于这些器件的热电响应的预测进行了比较
2023-02-27 cond-mat.mes-hall
Spin Hall Effect measurement techniques
自旋霍尔效应是一种相对论性的量子力学效应，它能使非磁性材料在不施加磁场的情况下表现出磁性现象。利用自旋霍尔效应，人们可以实现纯粹依靠电学和光学装置工作的自旋电子学器件，并且消除了具有相关边缘场的铁磁体的使用。在这篇综述文章中，我们提出了实验的发展和目前的理解自旋霍尔效应现象。我们讨论了各种实验以及器件结构，采用电，光或两者兼而有之的技术来证明自旋霍尔效应。这些器件大多结构简单，易于在现代实验室中制造。
2017-08-10 cond-mat.mes-hall
Orbital Hall effect in mesoscopic devices
本文研究四端 Landauer-Büttiker 介观器件中的轨道霍尔效应，利用 RMT 与紧束缚计算揭示轨道霍尔电流涨落振幅及其与实验吻合的霍尔角—电导率关系。
2023-11-14 cond-mat.mes-hall
Unconventional Correlation between Quantum Hall Transport Quantization and Bulk State Filling in Gated Graphene Devices
我们报告同时传输和扫描微波阻抗显微镜检查之间的相关性运输量子化和填充的散装朗道水平在量子霍尔制度在门控石墨烯设备。令人惊讶的是，这些测量结果的比较表明，量子化的运输通常发生在低于散装朗道能级的完全填充，当散装仍然是导电的。这一结果指出了一个修正的理解运输量化时，载波积累门控。讨论了石墨烯中的量子霍尔效应对输运研究的影响以及其他二维电子系统中的相关拓扑态。
2016-10-28 cond-mat.mes-hall
Extrinsic Orbital Hall Effect and Orbital Relaxation in Mesoscopic Devices
Universidade Federal Rural de Pernambuco（巴西联邦农村大学）；Pohang University of Science and Technology (POSTECH)（韩国科学技术院）；Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas（巴西物理研究中心）；Physics Center of Minho and Porto Universities (CF-UM-UP)（米尼奥与波尔图大学物理中心）；International Iberian Nanotechnology Laboratory (INL)（伊比利亚纳米技术国际实验室）
本研究利用实空间紧束缚模型数值分析了无序对介观器件轨道输运的影响，发现无序可显著增强正方形器件的轨道霍尔响应（斜散射主导），并在矩形器件中导致轨道电流指数衰减以提取弛豫长度，为下一代轨道电子器件设计奠定基础。
2025-08-12 cond-mat.mes-hall
Observation of non-Hermitian topology in a multi-terminal quantum Hall device
本文利用量子霍尔边缘态的非互易性，在多端量子霍尔环中直接观测到非厄米趋肤效应，为构建和研究一般非厄米系统提供了可扩展的实验方法。
2023-05-30 cond-mat.mes-hall
Power efficiency of Hall-like devices: comparison between reciprocal and anti-reciprocal Onsager relations
研究霍尔类器件中互易与反互易奥纳瑟关系对功率效率的影响，揭示横向霍尔电流分布相同但纵向电流和耗散功率存在差异。
2024-03-06 cond-mat.mes-hall
Spin Hall angle fluctuations in a disorder device
我们研究了一个支持自旋轨道相互作用的无序介观器件。该系统连接到四个半无限引线嵌入在Landauer-Buttiker设置的量子输运，并根据我们的分析，表现出自旋霍尔角波动。我们显示解析和数值指纹的普遍波动的极化介导的电荷电流转化为自旋电流。我们的研究表明，我们的分析和数值计算结果与最近的实验完全兼容。此外，我们还发现了无序Rashba二维电子气中自旋霍尔效应的非零和普适性。所有的结果都显示了电子输运的微观参数与电荷-自旋转换的相关性，并且在许多情况下，不可避免地导致了普适数。
2020-06-25 cond-mat.mes-hall
Spin precession in a fractional quantum Hall state with spin-orbit coupling
基于单粒子理论方法的概念来实现自旋器件的实验尝试还不是很成功。这就提出了一个基本问题，即在平面电子自旋电子器件中，电子间的相互作用是否可以忽略不计。本文报道了在Bychkov-Rashba型自旋-轨道相互作用下量子霍尔态自旋组态的多体方法研究结果。虽然发现该系统的某些特性非常适合在自旋设备中开发，但其他特性似乎限制了其适用性。然而，后者可以针对器件性能进行优化。
2005-04-12 cond-mat.mes-hall
Stability of spin droplets in realistic quantum Hall devices
我们研究了“自旋液滴”的形成和特性，即，在填充因子为$2\leqν\leq3$的蚀刻量子霍尔器件中，在最高占据朗道能级中的紧凑自旋极化配置。利用自洽静电理论计算了GaAs/AlGaAs异质结中电子的束缚势，并给出了实验系统参数。实空间自旋密度泛函计算的电子限制在所获得的潜力显示稳定的自旋液滴在$ν\sim 5/2$的外观。自旋液滴的定性特征类似于理想化（抛物线）量子点系统中的那些。该状态对几何变形的普遍稳定性强调了自旋液滴在例如，通过量子点接触的自旋传输。
2013-01-28 cond-mat.mes-hall
Fabrication and Study of Large Area QHE Devices Based on Epitaxial Graphene
为了开发量子霍尔效应电阻标准，研制了基于外延石墨烯薄膜的量子霍尔效应（QHE）器件。霍尔器件中的石墨烯-金属接触区域已被改进并使用双金属化工艺制造。测试的器件具有（0.6 - 10）*10^11 1/cm ^2的初始载流子浓度，并且在相对低（3 T）的磁场下显示出半整数量子霍尔效应。光化学选通方法的应用和样品的退火提供了一种方便的方法来调节载流子密度到最佳值。在中等磁场强度（<7 T）下，石墨烯和GaAs器件的量子霍尔电阻（QHR）的精确测量结果显示，相对一致性在6*10^-9以内。
2014-12-08 cond-mat.mes-hall
Comment on ``Exact non-equilibrium transport through point contacts in quantum wires and fractional quantum Hall devices''
Fendley、Ludwig和Saleur [Phys.Rev.B52（1995）8934]基于Bethe近似技术和Bolzmann方程得到了通过量子霍尔条中的收缩的非平衡电流的表达式。在这篇评论中，我们提请注意它们推导过程中的一个严重缺陷。我们认为，他们的结果是正确的，在线性响应的限制，但应采取与照顾的平衡有限的偏见。其原因是用平衡散射矩阵代替了平衡态外的跃迁几率幅，这种替代没有被证明是合法的。
1997-08-21 cond-mat.mes-hall
Screening effect in Spin-Hall Devices
自旋霍尔杆的定态研究的变分方法，包括非平衡屏蔽效应的框架。考虑到自旋翻转弛豫和由于发电机和全局电荷守恒引起的全局约束，执行系统中耗散的功率的最小化。计算是在可忽略的自旋翻转散射和强自旋翻转散射的近似下进行的。在这两种情况下，自旋积累和纵向和横向的纯自旋电流的表达式推导解析。由于德拜-费米屏蔽长度的值很小，自旋累积在$y$中（穿过器件）是线性的，在发电机施加的电场中是线性的，并且与非简并导体的温度成反比。
2021-12-10 cond-mat.mes-hall
Bridge connection of quantum Hall elementary devices
量子霍尔基本器件的多串联和多并联连接允许实现量子化霍尔电阻的多个或分数值，从而抑制接触和布线电阻的影响。我们在这里介绍了多桥连接，它保持了多个串联和并联连接的属性，并允许更多的自由度，在选择由量子霍尔元件组成的网络的拓扑结构，和更有效的量子霍尔阵列电阻标准（和其他设备）的设计。以一个5元网络为例进行了详细分析。
2013-10-21 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
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
Quantum Hall $p-n$ Junction Dartboards Using Graphene Annuli
在用Corbino几何形状或量子霍尔电阻飞镖板制造的毫米级石墨烯$p-n$结器件上使用多个电流端子，使得能够测量在$ν=2$平台（$R_H\approx 12906 Ω$）处的量化霍尔电阻的几个分数倍。实验获得的值同意与相应的数值模拟与LTspice电路模拟器进行。模拟量子霍尔电阻靶的更复杂的设计，以建立潜在的参数空间，在该空间内这些Corbino型器件可以输出电阻。最重要的是，这些测量支持更简单的紫外光刻工艺，作为一种更有效的方法，可以扩大石墨烯基器件的尺寸，同时保持足够窄的结。
2022-01-24 cond-mat.mes-hall
Geometric and nongeometric contributions to the surface anomalous Hall conductivity
静态电场在磁电绝缘体的表面处产生循环电流。描述这种束缚电流的表面电导率张量的异常霍尔部分可以根据绝缘表面制备而改变$e^2/h$的倍数，并且批量计算不固定其量化部分。为了解决这种模糊性，我们开发了一种计算平板几何中的全表面异常霍尔电导率的形式。我们确定了一个贝里曲率项，密切相关的散装异常霍尔电导率，其值可以通过调整表面哈密顿量的量子化量的表达。此外，表面反常霍尔电导率包含一个不依赖于表面制备的非几何部分。
2018-09-06 cond-mat.mes-hall
Unidirectional spin Hall magnetoresistance in topological insulator/ferromagnetic layer heterostructures
拓扑绝缘体中的大自旋轨道耦合导致螺旋自旋织构的狄拉克表面态，这对拓扑自旋电子学是有吸引力的。这些状态在室温下对近端磁矩产生有效的自旋轨道转矩。然而，基于这种切换的存储器或逻辑自旋器件需要非最佳的三端子几何结构，其中两个端子用于写入电流，一个端子用于读取器件的状态。一个替代的两个终端设备的几何形状是现在可能的，利用最近发现的单向自旋霍尔磁电阻在重金属/铁磁双层和（在低温下）在磁性掺杂的拓扑绝缘体异质结构。我们报告的观察单向自旋霍尔磁电阻在技术相关的设备的几何结构，结合了传统的铁磁金属的拓扑绝缘体。我们的设备显示出的品质因数（磁阻每电流密度每总电阻），这是在全金属Ta/Co双层的最高报道值相媲美。
2017-01-23 cond-mat.mes-hall
Experimental realization of a Fabry-Perot-type interferometer by co-propagating edge states in the quantum Hall regime
实验上实现了半导体器件中电子的法布里-珀罗干涉仪。特殊的实验几何形状为量子霍尔边缘态中的共同传播电子创造了干涉条件，这导致了通过器件的电流振荡。发现这些振荡的可见性在量子霍尔平台的高场边缘增加。
2008-03-18 cond-mat.mes-hall
Topologically Protected Photonic Modes in Composite Quantum Hall/Quantum Spin Hall Waveguides
光子拓扑系统是凝聚态物理中拓扑材料的电磁模拟，它为设计具有新特性的光学器件创造了许多机会。我们提出了一个实验实现的双各向异性Meta波导光子系统复制量子霍尔（QH）和量子自旋霍尔（QSH）拓扑绝缘相。通过精心设计，复合QH-QSH光子拓扑材料被创建并实验证明支持无反射边模，这是一种在凝聚态物理中前所未有的异质拓扑结构。这种拓扑保护模式的有效自旋自由度决定了它们通过这些系统的独特路径，不受反向散射的影响，并且能够在尖角周围传播。{As作为其新颖特性的一个例子，我们实验演示了基于复合QH和QSH结构的无反射光子器件，包括一个2端口隔离器，一个独特的3端口拓扑器件，以及一个全4端口环行器
2019-08-13 cond-mat.mes-hall
Experimental observation of the gate-controlled reversal of the anomalous Hall effect in the intrinsic magnetic topological insulator MnBi2Te4 device
本文报道了内禀磁性拓扑绝缘体MnBi_2 Te_4的五层七层范德华器件中保留的反常霍尔效应。通过采用顶/底门，负AHE环路逐渐减小到零并改变为相反的符号。反向AHE表现出不同的矫顽场和温度依赖性从以前的AHE。它在狄拉克锥的间隙内达到最大值。新出现的反向AHE是由于内禀Berry曲率和Dirac能隙增强的非本征斜散射的竞争引起的。它的栅控开关为拓扑自旋场效应晶体管提供了一种方案。
2019-05-13 cond-mat.mes-hall
Surface Phonon Hall Viscosity Induced Phonon Chirality and Nonreciprocity in Magnetic Topological Insulator Films
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
研究揭示磁性拓扑绝缘体薄膜中表面声子Hall黏性诱导声子手性与非反向性现象
2026-02-01 cond-mat.mes-hall
Behavior of the contacts of Quantum Hall Effect devices at high currents : an electronic thermometer
本文报道了在量子霍尔效应范围内，当电流增加时，霍尔棒的接触电阻的实验研究。这些测量还涉及纵向电阻，并且它们总是在量子霍尔效应击穿之前进行。我们的研究仅限于$i=2$平台，这是用于所有的冯克利青常数$R_K$的ESTA测量。特别注意测量的配置。通过反转电流和磁场极性，每个霍尔条使用四种配置。已经研究了具有不同宽度的几个样品，并且我们观察到接触电阻的临界电流随着霍尔条的宽度而增加，如先前观察到的纵向电阻的临界电流。临界电流呈现线性或次线性增加。我们所有的观察结果都解释在当前的理解量子霍尔效应brekdown。我们的分析表明，一个加热区出现在电流接触，发展，然后在整个样品中扩展，而增加电流。因此，我们建议使用接触电阻作为霍尔流体的电子温度计。
2003-07-29 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall resistances of multiterminal top-gated graphene device
在量子霍尔（QH）制度中测量局部栅控石墨烯器件的纵向和对角四端电阻。与以前的双终端研究[J. R。Williams \textit{et al.}，Science { \bf 317}，638（2007）; B.Özyilmaz \textit{et al.}，物理学评论快报。{ \bf 99}，166804（2007）]，观察到非对称QH电阻，其提供关于QH边缘状态的反射以及透射的信息。大多数量化的电阻值很好地分析了假设，所有的边缘状态是同样的填充。然而，与预期相反，也发现边缘状态的5/2传输，这可能是由不完全的模式混合和/或由反向传播的边缘状态的存在引起的。这种四端方案可以方便地用于研究局部栅控石墨烯器件以及单层和多层石墨烯混合结构中的边缘态平衡。
2009-05-29 cond-mat.mes-hall
Hydrodynamic electron transport in graphene Hall-bar devices
我们考虑流体动力学电子输运在霍尔杆几何。该理论是为非伽利略不变的电子液体系统开发的。我们表明，由长程无序和门控引起的电子密度的不均匀性导致流体动力学传输模式和相对于电子液体的传输之间的混合。对于接近电荷中性的石墨烯系统，这些效应导致流体动力学流动与电荷传输的强耦合。结果，系统的有效电导率可显著超过电子液体的固有电导率。我们得到的系统的热电输运系数作为密度的函数在清洁和无序为主的制度之间的全交叉区域的解析表达式。
2022-04-22 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
Skyrmion ratchet propagation: Utilizing the skyrmion Hall effect in AC racetrack storage devices
磁性Skyrmions是一种具有拓扑保护的类纳米物体。当被直流电（DC）驱动时，skyrmions会移动，但会经历横向偏转。这种所谓的斯基米恩霍尔效应通常被认为是存储器应用的缺点。在这里，我们表明，这种独特的效果也可以是有利的自旋电子应用：我们表明，在一个破坏反转对称的赛道，斯基尔米恩霍尔效应允许转换成一个有方向的运动沿轨道，如在棘轮交流电流（AC）。我们分析了棘轮机构的几种模式，并表明它是唯一的拓扑磁涡动。我们详细说明了与拓扑平凡的磁性物体的运动相比的根本差异，以及由周期性力驱动的经典粒子。根据确切的赛道几何形状，棘轮机构可以是软的或严格的。在后一种情况下，skyrmion传播接近效率最大值。
2020-11-18 cond-mat.mes-hall
Surface-edge state and half quantized Hall conductance in topological insulators
本文提出了拓扑绝缘体表面态半量子化霍尔电导的表面边缘态理论。证明了在弱磁场中，表面态的单狄拉克锥的能隙开放。我们发现一个新的表面态驻留在表面边缘，并携带手性边缘电流，导致在四端设置的半量子化霍尔电导。我们还给出了半量子化电导的物理解释，表明这种状态是分裂的大质量狄拉克费米子的边界束缚态的电导量子的产品。
2010-12-22 cond-mat.mes-hall
Tunable transmission of quantum Hall edge channels with full degeneracy lifting in split-gated graphene devices
量子霍尔机制中的载流子通过沿二维电子气边缘形成的一维导电通道传播。通过门可调收缩（也称为量子点接触（QPC））控制它们的传输是许多相干传输实验的基础。然而，在石墨烯中，由于在栅电极下方形成pn结，电子和空穴边缘沟道沿着所述结共同传播和混合，从而使收缩部短路，因此定制具有静电栅极的QPC仍然具有挑战性。在这里，我们表明，由于朗道能级的完全简并提升，这种电子-空穴混合在高迁移率氮化硼/石墨烯/氮化硼范德华异质结构中急剧减少，从而实现具有全沟道夹断的QPC操作。我们证明了门可调的选择性传输的量子霍尔边缘通道通过QPC，无论是在整数和分数量子霍尔制度。石墨烯范德瓦尔斯异质结构中边缘通道传播的这种门控打开了石墨烯的整数和分数量子霍尔制度中的量子霍尔干涉和电子量子光学实验的大门。
2017-03-05 cond-mat.mes-hall
On the half-quantized Hall conductance of massive surface electrons in magnetic topological insulator films
本文通过研究磁性拓扑绝缘体薄膜的晶格模型，揭示了有隙表面能带具有整数量子化霍尔电导、无隙表面能带具有半量子化霍尔电导，并证明单独的有隙表面能带不支持半量子化表面霍尔效应。
2023-04-09 cond-mat.mes-hall
Spin-Hall devices: spin relaxation spatially separates current injection from Joule dissipation
Peking University（北京大学）；École Polytechnique（巴黎综合理工学院）
研究自旋霍尔棒连接负载电路的稳态，用基于最小功耗原理推广到双自旋通道模型的变分方法，得出当负载电阻与自旋弛豫长度距离足够大时焦耳耗散消失，揭示了纯自旋电流注入的显著特征。
2026-07-28 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
Evaluation of spin diffusion length and spin Hall angle of antiferromagnetic Weyl semimetal Mn$_3$Sn
反铁磁Weyl半金属Mn $_3$ Sn在室温下产生强烈的本征反常霍尔效应（AHE），这是由于Kagome平面的时间反演对称性破缺电子带产生的大的动量-空间Berry曲率。这促使我们研究内禀自旋霍尔效应，这是一种与内禀自旋霍尔效应起源相同的横向现象。我们报道了在室温下用自旋吸收方法在纳米晶Mn $_3$ Sn纳米线中进行的逆自旋霍尔效应实验，该方法使我们能够定量地导出同一器件中的自旋扩散长度和自旋霍尔角。我们观察到明确的吸收的自旋电流在Mn $_3$ Sn纳米线时，保持与横向自旋阀器件的自旋输运通道接触。我们估计自旋扩散长度$λ_{s(Mn_3Sn)}$ $\sim$ 0.75 $\pm$ 0.67 nm从没有Mn $_3$ Sn纳米线的相同参考横向自旋阀的自旋信号的比较。从逆自旋霍尔测量，我们评估自旋霍尔角$θ_{SH}$ $\sim$ 5.3 $\pm$ 2.4 $\%$和自旋霍尔电导率$σ_{SH}$ $\sim$ 46.9 $\pm$ 3.4（$\hbar/e$）（$Ω$ cm）$^{-1}$。估计的自旋霍尔电导率在符号和幅度上与理论预测的本征$σ_{SH}^{int}$ $\sim$ 36-96（$\hbar/e$）（$Ω$ cm）$^{-1}$一致。在与自旋霍尔器件同时制备的纳米霍尔棒中，我们也观察到了室温下的反常霍尔效应。大的异常霍尔电导率以及足够的自旋霍尔电导率使M…
2019-02-18 cond-mat.mes-hall
Spin-circuit representation of spin pumping into topological insulators and determination of giant spin Hall angle and inverse spin Hall voltages
本文构建了自旋泵浦进入拓扑绝缘体的自旋电路表示，考虑体态与表面态平行通道，发现高电导表面态主导了自旋混合电导率与逆自旋霍尔电压的增加，测定出接近最大值1的巨型自旋霍尔角，并引入自旋吸收层使逆自旋霍尔电压翻倍。
2023-06-26 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Mach-Zehnder interferometer at fractional filling factors
我们使用一种新颖设计的马赫-曾德尔量子霍尔干涉仪来研究分数填充因子下的干涉效应。我们的设备汇集了通常的马赫-曾德尔和法布里-珀罗量子霍尔干涉仪的优点。它实现了最简单的分析马赫-曾德尔干涉方案，没有库仑阻塞效应。通过对比标准的马赫-曾德尔实现，我们的设备不包含一个蚀刻区域内的干涉环。对于马赫-曾德尔干涉方案的第一次，该设备演示了$Φ^*=e/e^*Φ_0=Φ_0/ν$周期性在分数填充因子1/3的干涉振荡。这一结果表明，我们从简单的Aharonov-Bohm干涉中观察到了分数带电准粒子的明显证据。
2012-12-11 cond-mat.mes-hall
Gate-controlled nuclear magnetic resonance in an AlGaAs/GaAs quantum Hall device
本文研究了带有侧栅的AlGaAs/GaAs量子霍尔器件中的核磁共振（NMR）探测。电子和核自旋之间的超精细相互作用的强度通过使用侧栅极电压相对于极化核自旋调谐二维电子系统的位置来调制。在半导体器件中，通过门调谐技术系统地控制NMR频率。
2006-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of invasive metal probes on Hall measurements in semiconductor nanostructures
自下而上生长的最新进展正在产生一系列新的二维纳米结构。霍尔效应测量在它们的电学特性中起着重要的作用。然而，尺寸限制可能导致器件几何形状显著偏离具有无电流触点的细长霍尔条的理想形状。使用这些新材料的许多器件具有低纵横比，并具有与半导体沟道重叠的金属霍尔探针。这可能导致电流的显著失真。我们目前的实验数据从InAs二维纳米鳍器件与不同的霍尔探针的几何形状，研究霍尔探针的长度和宽度的影响。我们使用有限元模拟来进一步了解这些方面的影响，并将范围扩大到接触电阻和样本纵横比。我们的关键发现是，侵入式探头导致测量的霍尔电压显著低估，通常为40- 80%。这反过来又导致随后成比例地高估载流子浓度和低估迁移率
2020-10-19 cond-mat.mes-hall
Local breakdown of the quantum Hall effect in narrow single layer graphene Hall devices
我们已经分析了由剥离的单层石墨烯转移到SiOx上制造的1微米宽的霍尔器件中的量子霍尔效应的击穿。我们已经观察到，霍尔电阻从其量化值的偏差是弱依赖于纵向电阻率高达5 A/m的电流密度，其中霍尔电阻保持量化，即使当纵向电阻随电流单调增加。然后，在纵向电阻保持其逐渐增加的同时，量子化电阻发生崩溃。相对于电流的电导率的指数增加表明杂质介导的朗道能级间散射作为击穿的机制。结果被解释为整个样品的击穿行为的强烈变化，由于随机分布的散射中心介导的击穿。
2013-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Transfer Torque and Electric Current in Helical Edge States in Quantum Spin Hall Devices
我们研究了量子自旋霍尔边与磁体耦合的动力学行为。利用自旋转移矩原理，我们分析了边缘态自旋电流与磁体轴动力学之间的相互作用，并与电路类比进行了比较。作为一个突出的特点，我们表明，虽然耦合到磁体通常呈现边缘状态绝缘通过打开一个间隙，在一个小的潜在的偏置的存在下，自旋转移力矩可以恢复完美的电导通过转移角动量的磁体。在存在的边缘状态内的相互作用，我们采用Luttinger液体处理表明，边缘，当受到一个小的电压偏置，往往会形成一个独特的动态旋转自旋波状态，自然耦合到动态的磁铁。我们简要地讨论了现实的物理参数和约束条件，观察量子自旋霍尔和自旋转移矩物理之间的相互作用。
2013-12-27 cond-mat.mes-hall
Piezo Voltage Controlled Planar Hall Effect Devices
铁磁体中磁化翻转的电控制对于未来的自旋电子学应用是高度期望的。在这里，我们报告的混合压电（PZT）/铁磁（Co2 FeAl）设备中的铁磁层中的平面霍尔电压仅由压电电压调谐。平面霍尔电压的变化与压电电压下平面内90 °的磁化翻转有关。在无外加磁场的情况下，基于压控Co2 FeAl平面霍尔效应器件，实现了室温磁性非门和或非门。我们的演示可能会导致使用铁磁材料实现信息存储和处理。
2016-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
DSTT-MRAM: Differential Spin Hall MRAM for On-chip Memories
提出了一种新的基于自旋转移矩的磁随机存储器器件结构。我们的器件结构利用自旋霍尔效应来创建差分存储器单元，该差分存储器单元表现出快速且节能的写入操作。此外，由于固有的差分器件结构，可以执行快速和可靠的读取操作。我们的模拟研究显示，与标准1 T1 R STT-MRAM存储单元相比，写入能量提高了10倍，与单端感测（如标准1 T1 R STT-MRAM）相比，读取操作快了1.6倍。位单元特性对于高性能片上存储器应用是有希望的。
2013-05-17 cond-mat.mes-hall
Influence of Device Geometry on Transport Properties of Topological Insulator Microflakes
在拓扑绝缘体的输运研究中，由于样品制备方便和容易获得高载流子迁移率，通常使用从大块单晶剥离的微片。在这里，基于有限元分析，我们表明，对于非霍尔棒形的拓扑绝缘体样品，测得的四点电阻可以大大修改的样品的几何形状，体积和表面介电常数，和磁场。为了准确地将四点电阻转换为纵向电阻率和霍尔电阻率，必须引入几何校正因子。非均匀电流密度分布的磁场依赖性可导致显著的正磁阻和非线性霍尔效应，这在理想霍尔棒几何形状的样品中不存在。
2021-10-29 cond-mat.mes-hall
New geometries for high spatial resolution hall probes
通过扫描传感器表面上方的磁化针尖同时记录形貌和霍尔电压，研究了对称和非对称平面霍尔效应器件的霍尔响应函数。霍尔传感器的几何形状是使用聚焦离子束定制的，有标准对称和新的非对称几何形状。通过这种技术，我们能够将单个电压探针减小到比其他器件尺寸小20倍的狭窄收缩。我们表明，响应函数的峰值以上的收缩，与数值模拟。研究结果提出了一种新的方式来图案霍尔传感器，以提高空间分辨率。
2002-10-23 cond-mat.mes-hall
Non-reciprocal magnetoresistance, directional inhomogeneity and mixed symmetry Hall devices
现象类似的非互易电荷输运违反Onsagers互易关系，可以开发在方向不均匀的导电膜沿电流轨迹与非均匀的霍尔系数。证明在铁磁CoPd膜的效果和分析比较与单向磁阻现象。我们建议使用一个工程的不均匀性自旋电子学应用，并提出了混合对称霍尔器件的概念，其中横向电流霍尔信号测量在纵向接触安排。磁化反转和记忆检测在三端和分区正常金属铁磁体（NM - FM）器件设计中得到了验证。采用分区FM-NM-FM结构实现多位存储。工程铁磁器件中反对称信号的相对幅度为百分之几，比其单向磁阻类似物高10至1000倍。
2021-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Parabolic Hall Effect due to Co-Propagating Surface Modes
反向运动态到相对表面或边缘的实空间分离与不同类型的霍尔效应有关，例如量子霍尔效应、自旋霍尔效应或反常霍尔效应。一些系统提供了以完全不同的方式分离一部分反向运动者的可能性：表面状态都在同一方向上传播，由反向运动的体状态平衡，例如，在具有内在或外在破坏的反转和时间反转对称性的Weyl金属中。在这项工作中，我们表明，这些共同传播的表面模式与一种新的霍尔效应--一个抛物线电位分布在垂直的方向上，并在其幅度线性的应用领域。虽然在2D系统中的抛物线电位分布是可直接测量的，但在3D中，体与表面之间的所得电压是在中空圆柱体的几何形状中可测量的。此外，抛物线霍尔效应导致纵向电导率的特征签名。
2020-03-23 cond-mat.mes-hall
