Spin and orbital-to-charge conversion in noncentrosymmetric materials: Hall versus Rashba-Edelstein effects
Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学）；Aix-Marseille Université（艾克斯-马赛大学）
研究非磁性破反演对称材料中自旋-轨道-电荷转换机制，通过霍尔效应与拉比-爱德华特效应的对比分析，提出基于宏观可观测量的通用理论，并通过GeTe铁电体案例验证，发现有效拉比参数低于以往报告值，表明电荷电流主要由拉比-爱德华特效应主导。
2026-04-09 cond-mat.mes-hall
Composite fermions in a long-range random magnetic field: Quantum Hall effect versus Shubnikov-de Haas oscillations
我们研究了在光滑随机磁场中的输运，重点是朗道能级半填充附近的复合费米子（CF）。当磁场涨落的幅度或其平均值$\bar B$足够大时，输运具有扰动性质。虽然在$\bar{B}=0$处，逾渗效应增强了电导率$σ_{xx}$，但是增加$\bar B$（其对应于远离CF问题的半填充）导致$σ_{xx}$的急剧下降，并且因此导致CF的量子局域化。我们表明，本地化是一个至关重要的因素之间的相互作用的Shubnikov-de Haas和量子霍尔振荡，并指出，后者是占主导地位的CF金属。
1997-10-14 cond-mat.mes-hall
Intrinsic anomalous Hall effect under anisotropic magnetic dipole versus conventional magnetic dipole
本研究理论对比铁磁与各向异性磁偶极子系统的本征反常霍尔效应，发现二者效应幅值相近但微观机制不同，后者在自旋轨道耦合弱于磁平均场时效应增强，为低磁化反铁磁体的巨反常霍尔效应提供可能。
2024-12-11 cond-mat.mes-hall
Photonic Versus Electronic Quantum Anomalous Hall Effect
我们推导出了在塞曼场和自旋轨道耦合（SOC）存在下，蜂窝晶格中光子和电子的量子反常霍尔效应的一般哈密顿量的拓扑相图.这两种情况的关键区别在于它们的SOC的缠绕数，对于电子的Rashba SOC是1，而对于由TE和TM模式之间的能量分裂引起的光子SOC是2。结果表明，两种模型在低场下呈现相反的陈数$\pm 2$。此外，光子系统还表现出电子情况下不存在的拓扑转变。如果光子态与激子共振混合，形成相互作用的激子-极化激元，则可以通过圆偏振泵浦诱导和控制有效塞曼场。这种新的功能允许拓扑相变的全光学控制。
2017-01-13 cond-mat.mes-hall
Multi-component fractional quantum Hall states in graphene: SU(4) versus SU(2)
由于石墨烯的自旋和Dirac谷自由度，石墨烯允许在不同的参数区域观察到单组分、双组分或四组分分数量子霍尔效应。我们认为，在最近的实验中观察到的一些（虽然不是全部）明显令人困惑的特征与双组分分数量子霍尔效应是一致的，电子自旋被冻结，但狄拉克谷对称性几乎完好无损。在SU（4）极限下，我们预言新的低能Goldstone模决定了分数量子Hall态在2/5，3/7等处的稳定性; SU（4）skyrmions与低能物理无关。
2012-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum Hall Phase Diagram of Second Landau-level Half-filled Bilayers: Abelian versus Non-Abelian States
利用精确对角化方法，研究了半填充双层系统在第二朗道能级下的量子霍尔相图随隧穿和层间距的变化。我们作出了惊人的预测，双层结构将表现出不可压缩的分数量子霍尔效应（量子霍尔效应）的两个不同的分支，对应于阿贝尔331状态（在中等到低的隧道和大的层间距）和非阿贝尔Pfenian状态（在大的隧道和小的层间距）。对这两个分支的观测以及它们之间的量子相变将是支持在第二朗道能级存在非阿贝尔Pfronian态的有力证据。
2009-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological phases in a two-dimensional lattice: Magnetic field versus spin-orbit coupling
在这项工作中，我们探讨了丰富多样的拓扑状态，出现在二维系统中，通过考虑竞争的影响，自旋轨道耦合和垂直磁场上的蜂窝晶格。与以前的方法不同，我们调查的极小模型，以澄清的内在和Rashba自旋轨道耦合的影响，也塞曼分裂，量子霍尔态产生的磁场。从这个意义上说，我们的工作提供了一个有趣的路径连接量子霍尔和量子自旋霍尔物理。首先，我们单独考虑每个术语的属性，并分析它们的相似性和差异。其次，我们研究了当这些效应结合在一起时所产生的微妙竞争。最后，我们探讨了我们的模型的各种可能的实验实现。
2012-08-20 cond-mat.mes-hall
Spin Hall effect versus Rashba torque: a Diffusive Approach
电流驱动的重金属/铁磁体双层膜中的单个铁磁体的磁化动力学最近已经实现。在这项工作中，自旋力矩引起的所谓的Rashba自旋轨道耦合和自旋霍尔效应被认为是在一个扩散模型。的铁磁体和重金属的厚度作为一个函数的扭矩的依赖性进行了分析。我们表明，（i）这两个扭矩的形式${\bf T}=T_{||}{\bf m}\times{\bf y}+T_\bot{\bf m}\times({\bf y}\times{\bf m})$，（ii）的比例$T_{||}/T_\bot$强烈依赖于层的厚度和（iii）的自旋扭矩的厚度依赖性提供了一个指示的起源（Rashba-或自旋霍尔效应-诱导）的自旋扭矩。
2012-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Insight into the skew-scattering mechanism of the spin Hall effect: potential scattering versus spin-orbit scattering
我们提出了一个详细的分析的倾斜散射贡献的自旋霍尔电导率使用扩展版本的共振散射模型的Fert和Levy [物理评论快报。{ \bf 106}，157208（2011）]。对于Cu基质中的$5d$杂质，所提出的相移模型再现了相应的第一性原理计算。这一一致性的关键是考虑与$p$和$d$杂质态有关的两个散射通道，因为所讨论的机制是由两个角动量通道中自旋轨道和势散射之间的微妙相互作用决定的。结果表明，势散射强度对自旋霍尔电导率的大小起着决定性的作用。
2013-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Intra-Landau level polarization effect for a striped Hall gas
计算了只考虑朗道能级关联效应的条纹霍尔气体的极化函数。利用极化函数，在随机相位近似（RPA）和广义随机相位近似（GRPA）下计算了介电函数，等离子体的色散和相关能。由于条纹霍尔气体的各向异性和量子霍尔系统的二维性，等离子体激元变得各向异性和无隙。等离子体激元近似地符合以前由单模近似导出的声子。（G）RPA关联能与其它数值计算结果进行了比较。
2004-08-02 cond-mat.mes-hall hep-th
Persistent nonlinear Hall effect driven by parallel field across a topological phase transition and intraband sign-reversing integer quantum Hall effect
Jamia Millia Islamia（贾米娅米利亚伊斯兰大学）
本研究在二维Rashba节线系统中发现，平行磁场可诱导非线性霍尔效应，并通过调节该场实现拓扑相变，非线性霍尔响应的符号变化特征可作为探测该相变的有效探针。
2026-09-15 cond-mat.mes-hall
Orbital Hall effect in bilayer transition metal dichalcogenides: From the intra-atomic approximation to the Bloch states orbital magnetic moment approach
利用有效Dirac模型，研究了过渡金属双硫族化合物2 H堆积双层膜（2 H-TMD）中的轨道霍尔效应（OHE）.我们使用一阶微扰理论在双层系统的层间耦合，以获得在线性响应制度的轨道霍尔电导率的解析表达式。我们使用轨道角动量（OAM）算子的两种不同的描述：第一种是仅考虑对OAM的内部贡献的原子内近似[Cysne等人，Phys. Rev. Lett. 126，056601（2021）]。第二种方法使用轨道（谷）磁矩的贝里相位公式来描述OAM算子[Bhowal和Vignale，Phys. Rev. B 103，195309（2021）]。这种方法包括对OAM的站点间和站点内贡献。我们的研究结果表明，这两种方法同意定性描述的OHE在双层的2 H-TMDs，虽然他们提出了一些定量的差异。我们还表明，层间耦合起着至关重要的作用，在理解的OHE在无偏双分子层的2 H-TMD。这种耦合导致布洛赫态成为各层状态的成键（反键）组合，要求考虑轨道磁矩的非阿贝尔结构，以发生OHE。正如我们在整个工作中讨论的那样，基于OHE的2 H-TMDs无偏双层中的OAM传输的新图像与基于谷霍尔效应的通常图像非常不同，从而为以前的实验结果提供了新的启示。我们还讨论了双层系统中的栅极电压偏置的影响。我们的工作支持最近的理论预测OHE在二维材料。
2022-05-17 cond-mat.mes-hall
Quantization of spin Hall conductivity in two-dimensional topological insulators versus symmetry and spin-orbit interaction
通过电子结构计算，研究了二维拓扑绝缘体静态自旋霍尔电导率的三阶张量.它似乎量子化的数值表现为高度对称的系统独立的间隙大小。具有六边形和正方形布拉维晶格的2D晶体显示出类似的效果，而真正的矩形平移对称产生远低于量子$e^2/h$的电导率值。场致反转对称性的提升并不影响量子自旋霍尔态直到能带反转，但影响电导量子化。只要反向间隙决定拓扑特征，弱的双轴守恒应变和单轴应变的影响都很小。结果进行了讨论的原子几何形状和Rashba贡献的自旋轨道相互作用（SOI）。平移和点群对称性以及SOI规则的自旋霍尔电导的量子化的偏差。
2019-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Wave versus Joule Heating in Spin-Hall-Effect/Spin-Transfer-Torque Driven Cr/Heusler/Pt Waveguides
我们提出了一个时间分辨的研究直流电流驱动的磁化动力学的微结构Cr/Heusler/Pt波导的布里渊光散射。通过自旋转移矩效应的有效自旋波阻尼的减少导致磁振子密度的强烈增加。这伴随着自旋波频率的降低。通过评估这些影响的时间尺度，可以确定这种频率偏移的起源。然而，最近，我们发现，实验装置部分影响自旋波强度的衰减后，电流脉冲被切断。因此，需要对所呈现的效果进行进一步调查，以便进行更详细的分析。出于这个原因，我们需要在这一点上撤回手稿，并可能在稍后发布更新版本。
2017-09-04 cond-mat.mes-hall
Ratchet-Like Solitonic Transport in Quantum Hall Bilayers
讨论了具有朗道能级填充因子$ν=1$的双层量子霍尔系统的赝自旋模型。与传统的层间电压沿赝自旋硬轴以静态磁场形式进入的模型不同，在我们的模型中，层间电压被认为是赝磁场进入易磁化面的频率。结果表明，所考虑的赝磁系统的Landau-Lifshitz方程很好地描述了现有的实验数据。此外，该模型还预测了该体系中新的定向层内输运现象：由于层间电压诱导的拓扑扭结运动，实现了单向层内能量输运。这种效应可以通过实验检测反向传播的层内不均匀电荷电流来观察，该电荷电流与伪自旋系统的层间电压和总拓扑电荷成比例。
2004-07-15 cond-mat.mes-hall
Intra-cell dynamics and cyclotron motion without magnetic field
细胞内运动赋予了各种量子材料丰富的非平凡现象。最突出的例子是在没有磁场的情况下的横向电流（即反常霍尔效应）。在这里，我们表明，除了直流霍尔效应，异常霍尔材料具有循环电流和回旋运动没有磁场。这些都是从复杂的波函数动力学的单位细胞内产生的，并对应于带间跃迁（相干）在很大程度上相同的方式，回旋共振产生的朗道间能级跃迁在磁光。奇怪的是，反常的回旋运动表现出一种内在的时间衰减（即使在原始材料中），表现出一种特征性的幂律衰减。这揭示了一个内在的失相类似的非均匀扩大旋量。循环电流可以表现为响应于入射线性偏振（脉冲）电场而发射圆偏振光脉冲，并且提供了询问量子材料的单元内动力学的直接手段。
2018-06-29 cond-mat.mes-hall
Robustness of the quantum Hall effect, sample size versus sample topology, and quality control management of III-V molecular beam epitaxy
我们在1.3K下测量了宏观（1.5cm x 1.5cm）“快速”n“脏”制备的具有van der Pauw和修改的Corbino几何的III-V异质结构样品的IQHE。我们比较我们的结果与（i）较小的标本，其中的样品与标准霍尔酒吧几何形状，（ii）我们的数值分析的结果，考虑到2DEG的不均匀性的数据。我们的主要发现是确认了IQHE的预期稳健性，这有利于在小填充因子和非常大的样本量（此处面积比标准安排大10，000倍）下形成宽平台。
1998-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fractional quantum Hall states versus Wigner crystals in wide quantum wells in the half-filled lowest and second Landau levels
我们研究了在垂直磁场作用下的宽阱二维电子系统中，在最低和第一激发朗道能级的半填充时可能出现的数值上不同的相位。在仅考虑量子阱的两个最低电子子带的双组分模型中，我们推导出了与Shabani等人的实验相图相媲美的相图。[Phys. Rev. B 88，245413（2013）]。除了可压缩的复合费米子费米液体在狭窄的井与大量的子带隙和不可压缩的两个组件（331）Halperin状态，我们确定在最低的朗道水平的矩形维格纳晶体占据第二子带。这种晶体可能是实验观察到的绝缘相在宽阱和高电子密度的限制的起源。在第二个朗道能级中，不可压缩的Pfronan态，它发生在窄阱和大的子带隙，也被一个中间区域从一个大阱的限制，其中一个类似的矩形维格纳晶体在激发子带是基态，作为最低的朗道能级。然而，中间区域的特征在于不可压缩状态，其由每个组件中的两个四通量Pfrons组成。
2015-12-15 cond-mat.mes-hall
Intra-Landau level magnetoexcitons and the transition between quantum Hall states in undoped bilayer graphene
我们研究了在强垂直磁场和电场作用下，未掺杂双层石墨烯中量子霍尔态的集体模。对于与小电场$E_\perp$相关的公知铁磁态和适用于大$E_\perp$的类似谷/层极化态，低能物理都由具有零角动量的磁激子主导，所述磁激子是守恒朗道轨道的激子的甚至组合。我们确定在这两个国家的长波长的不稳定性，并认为有一个中间范围的电场$E^{(1)}_\text{c} < E_\perp < E^{(2)}_\text{c}$的无间隙相位之间插入不可压缩的量子霍尔状态。这种交叉通过一个无间隙状态的实验相关性进行了讨论。
2011-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Inter-Landau-level skyrmions versus quasielectrons in the nu=2 quantum Hall effect
我们考虑填充因子nu=2时具有大塞曼分裂的量子霍尔效应中的带电激发。当塞曼分裂增加到一个临界值以上时，基态经历从顺磁相到铁磁相的一级相变。我们研究了在这种转变附近形成带电自旋织构激发的可能性，发现这些激发不是最低的带电激发，但在一定条件下可以为顺磁-铁磁相变提供有效的驱动机制。我们表明，带电的激发不可避免地存在于系统中可以作为成核中心，即使在T=0，因此设置一个特定的限制，在这种情况下，可达到的最大滞后。还计算了二维电子气的有限宽度如何影响nu=2的相变和较高填充因子下的极化。
2000-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Fermi surface versus Fermi sea contributions to intrinsic anomalous and spin Hall effects of multiorbital metals in the presence of Coulomb interaction and spin-Coulomb drag
反常霍尔效应（AHE）和自旋霍尔效应（SHE）是量子化学的基本现象，具有很大的应用潜力。然而，我们对相互作用效应的理解并不令人满意，并且应该澄清关于费米海项和费米表面项对相互作用多轨道金属的本征AHE或SHE的电导率的作用以及关于自旋库仑阻力对本征SHE的影响的问题。在这里，我们解决了第一个问题，并提供了第一步关于第二个问题，通过开发一个一般的形式主义的线性响应理论与适当的近似，并使用分析参数。最引人注目的结果是，即使没有杂质，费米表面项，一个非贝里曲率项，在高温或稍低的温度下起主导作用。特别是，这个费米表面项导致的直流异常霍尔或自旋霍尔电导率的温度依赖性，由于相互作用引起的准粒子阻尼和校正的直流自旋霍尔电导率由于自旋库仑阻力。这些结果修正了我们对内在AHE和SHE的理解。我们还发现，直流异常霍尔和纵向电导率之间的差异产生的差异，在占主导地位的多带激发。这不仅解释了为什么Fermi海项如Berry曲率项只在清洁和低温的情况下对带间输运起重要作用，而且为处理相互作用多轨道金属中电子-电子相互作用提供了有用的原则，使输运系数的一般形式化。最后，我们的结果和实验之间的一些对应关系进行了讨论。
2016-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum Hall Phase Diagram of Half-filled Bilayers in the Lowest and the Second Orbital Landau Levels: Abelian versus Non-Abelian Incompressible Fractional Quantum Hall States
我们研究了半填充双层结构中最低两个朗道能级中分数量子霍尔效应（Fractional quantum Hall effect，FQHE）的量子相图，它是隧穿强度和层间距的函数，即，我们重新审视最低朗道能级填充因子1/2双层问题并做出涉及半填充的第二朗道能级中的双层的新预测（即，填充因子5/2）。使用数值精确对角化，我们调查的重要问题，这个系统是否支持由非阿贝尔摩尔-里德Pfweian状态描述的强隧穿制度的一个非对称性。在最低的朗道水平，我们发现，虽然在原则上，增加（递减）隧穿强度（层分离）可以导致从阿贝尔双组分Halperin 331到非阿贝尔单组分Moore-Read Pfperin状态的转变，在朗道能级最低的Pfronan区域，OHE激发能隙相对较小--我们建立了迄今为止观察到的所有OHE态的一半--填充的最低朗道能级双层最可能由阿贝尔Halperin 331状态描述。在第二个朗道水平，我们作出预测，双层结构将表现出两个不同的分支不可压缩的ECOHE对应的阿贝尔331状态（在中等到低的隧道和大的层分离）和非阿贝尔摩尔-里德Pfavian状态（在大隧道和小的层分离）。这两个分支的观测和它们之间可能的量子相变将是令人信服的证据，支持在第二朗道能级的非阿贝尔Moore-Read Pfronan状态的存在。我们讨论我们的结果在现有的实验和理论工作的背景下。
2010-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin Hall effect in two-dimensional $p$-type semiconductors in a magnetic field
本文计算了在垂直磁场作用下$p$型二维半导体中由Rashba自旋轨道相互作用驱动的自旋霍尔电导率。对于高度受限的量子阱，系统描述的$k$ -立方Rashba项的二维重空穴。系统的本征态可用朗道旋量态描述。首先，我们考虑传统的自旋霍尔电导率。带间跃迁对Kubo-Greenwood公式的贡献给出了密度依赖的本征自旋霍尔电导率，在弱自旋轨道耦合和低费米能级下，该电导率接近普适值$σ^z_{xy}=9e/8π$，与前人的工作一致.然而，两个带内贡献项取消这种效应，导致零传统的自旋霍尔电导率。在自旋电流的定义中加入了力矩偶极的贡献，我们还研究了{ \it有效}自旋电导率。这被证明是成比例的总磁化加上表面项，正好取消它的小自旋轨道耦合。如果在低磁场中，带内跃迁演化到顶点修正，{有效}和常规自旋霍尔电导率都消失的事实是出乎意料的。这表明该模型的零磁场极限是奇异的。
2006-03-20 cond-mat.mes-hall
PH Pfaffian intra and inter correlations in the quantum Hall bilayer
根据基于Son - Dirac复合费米子理论的理论预言，由于强朗道能级（LL）混合，在均匀系统中可能存在拓扑相。当考虑至少一个LL时，由于数值复杂性，在大LL混合存在下的数值研究受到限制。正因为如此，我们应用相同的场论方法的量子霍尔双层在总填充因子等于一，其中存在许多数值研究。最近的工作在环面几何预测一个中间阶段（层之间的中间距离）与奇偶效应。根据我们的方法，中间阶段表示混合的负通量$p$波配对，即共存的内部（每层中的PH Pfweian）和内部（a la PH Pfweian）配对相关性。这再次强调了具有额外自由度的强纠缠的必要性，即在寻找单层中的稳定PH Pfiran相时至少多一个（额外的）LL。基于与双层物理的类比，我们提出了一个驻留在两个LL中的PH Pfronan波函数。
2021-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Current distribution in Hall bars and breakdown of the quantum Hall effect
本文用数值方法研究了具有无序结构的小霍尔栅中的电流分布。据观察，特别是，在霍尔平台制度的霍尔电流往往集中在样品边缘附近，而它减少平均在样品内部作为本地化的结果。还报告了另一个数值实验的相关，但相当独立的主题，击穿的量子霍尔效应。指出霍尔场与样品内部无序的竞争是一个子带内过程，可以解释实验观察到的临界击穿场的大小和磁场依赖性（与B^{3/2}成正比）。
2000-06-14 cond-mat.mes-hall
Electrically Tunable Localized versus Delocalized Intralayer Moiré Excitons and Trions in a Twisted MoS$_2$ Bilayer
在扭曲的范德华同质和异质结构中，莫尔超晶格诱导的子带控制着它们的光学和电学性质，从而产生额外的自由度，如扭曲角。在这里，我们证明了在扭曲的双层的H型堆叠在边缘扭曲角的MOS $_2$层内激子和trions的云纹超晶格效应。我们确定的发射从本地化和多个离域子带的层内莫尔激子，并显示其电调制相应的trion形成。莫尔激子的振子强度的电控制也导致共振拉曼散射的强可调谐性。我们发现，栅极诱导的掺杂显着调制的电子莫尔电位，但离开激子莫尔约束不变。这种效应，再加上通过调节光激发密度的可变莫尔陷阱填充，使我们能够描绘出局域和离域莫尔条纹的不同相位。我们证明了莫尔激子表现出强烈的谷相干性，在一个惊人的非单调的W-形状与门控由于运动变窄的变化。这些观察从同步静电控制的准粒子依赖的莫尔势将导致在莫尔超晶格中的可调谐多体现象的激发效应。
2022-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Moiré Assisted Fractional Quantum Hall State Spectroscopy
分数量子霍尔制度中的朗道能级内激发无法通过光学吸收测量获得。我们指出，光学探头是由莫尔图案产生的周期性电位。我们的观察的动机是最近的观察分数量子霍尔不可压缩状态的莫尔图案的石墨烯在六方氮化硼衬底上，并在理论上基于$f-$求和规则的考虑补充的莫尔势对多体状态的影响的微扰分析。
2016-12-10 cond-mat.mes-hall
Orbital Hall physics in two-dimensional Dirac materials
本文基于 Kane-Mele 模型并扩展至真实二维 Dirac 材料，研究能隙、拓扑与无序对自旋及轨道 Hall 输运的影响，发现原子内轨道 Hall 电流比原子间电流更抗散射。
2023-06-16 cond-mat.mes-hall
Disorder versus two transport lifetimes in a strongly correlated electron liquid
本文报道了在（001）DyScO 3上用分子束外延生长的SmTiO 3/SrTiO 3/SmTiO 3量子阱结构中电子液体的方阻和霍尔系数随角度变化的测量结果。我们比较了它们的输运性质与LSAT [（La0.3Sr0.7）（Al0.65Ta0.35）O3]上生长的类似结构。在DyScO 3上，垂直于量子阱的平面缺陷导致输运性质的强面内各向异性。这允许量化缺陷在运输中的作用。特别是，我们调查的纵向和霍尔散射率，这是一个非费米液体的现象称为寿命分离的差异。纵向电阻和霍尔角的残差被发现依赖于传输方向的相对取向的平面缺陷。霍尔角沿所有方向表现出稳健的T2温度依赖性，而没有简单的幂律可以描述纵向电阻的温度依赖性。值得注意的是，载流子寿命分离的程度，表现在明显不同的温度依赖性和发散残差附近的临界量子阱厚度，是完全不敏感的混乱。结果允许一个明确的区别之间的障碍诱导的贡献的运输和内在的，非费米液体现象，其中包括寿命分离。
2017-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Periodic Landau gauge and Quantum Hall effect in twisted bilayer graphene
从理论上研究了扭曲双层石墨烯中能量与磁场的关系（Hofstadter蝶形图）。如果我们采用通常的朗道规范，即使当通过超原胞的磁通量是有理数时，我们也不能采用有限周期。我们证明了\textit{periodic}朗道规范在一个方向上具有周期性，这使我们有可能得到Hofstadter蝶形图。由于超晶胞可以很大，因此即使当磁场不是极强时，通过通量量子归一化的超晶胞的磁通量也可以是具有小分母的分数。因此，量子化霍尔电导可以是非平凡丢番图方程的解。
2013-10-02 cond-mat.mes-hall
Pions versus Magnons: From QCD to Antiferromagnets and Quantum Hall Ferromagnets
π介子和磁振子的低能动力学--强相互作用和磁性的戈德斯通玻色子--在许多方面是相似的。π介子的电弱相互作用产生于规范SU（2）_L × U（1）_Y对称性，然后它破缺为电磁学的U（1）_{em}规范对称性。磁振子的电磁相互作用不仅源于U（1）_{em}的规范，而且源于SU（2）_s自旋旋转对称性的规范，其中电磁场E和B表现为非阿贝尔矢量势。π介子通过代表斯凯尔米子重子数的戈德斯通-威尔切克电流与电磁场耦合，并产生π^0到γγ的衰变。类似地，磁振子可以耦合到类似于婴儿Skyrmions的Goldstone-Wilczek电流，从而诱导磁振子双光子顶点。光子-轴子转换的对应模拟是在外部磁场中的光子-磁振子转换。通过Callan-Rubakov效应，磁粒子可以催化Skyrmions的重子数破坏衰变。类似地，婴儿-斯基尔米恩衰变可以被带电导线催化。对于两种以上的味道，Wess-Zumino-Witten项进入低能π介子理论，并带有一个量子化的前因子N_c --夸克色数。这个前因式的磁振子类似于任意子统计角θ，它不需要量子化。
2003-10-15 cond-mat.mes-hall hep-th
Landau level mixing and spin degeneracy in the quantum Hall effect
我们研究了电子在磁场中的动力学，使用网络模型，每个链接两个通道，在一个随机的通道内的潜在的随机混合，通道代表两个朗道水平或两个自旋状态。我们认为通道混合作为两个扩展态的能量分离的函数，并表明其效果的变化从排斥吸引的能量分离的增加。对于两个朗道水平，这导致在低磁场水平浮动，而塞曼分裂自旋态，我们预测在高磁场水平吸引力，占ESR数据。我们还研究了两个简并通道的随机混合，而通道内的潜力是周期性的（非随机）。我们发现一个单一的扩展状态与本地化指数$ν\approx 1.1$真正的散射在节点上，一般情况下也有一个单一的扩展状态，虽然本地化的性质，附近的国家集在异常大的规模。
1996-10-14 cond-mat.mes-hall
Heat transport through quantum Hall edge states: Tunneling versus capacitive coupling to reservoirs
我们研究了在量子霍尔制度下，沿二维电子气的边缘态的热输运，在不同的温度下接触到两个水库。我们考虑两个精确可解的模型耦合到水库的边缘状态。第一个对应于填充$ν=1$和隧穿耦合到储层。第二个对应于序列$ν=1/m$的整数或分数填充（其中$m$为奇数），以及与储层的电容耦合。在这两种情况下，我们解决的问题，通过非平衡格林函数形式主义。我们发现，热传播手性沿边缘在两个设置。我们确定了两个温度制度，定义为$Δ$，平均水平间距的边缘。在低温下，$T< Δ$，有限尺寸效应在热传输中起重要作用，对于两种类型的接触。接触的性质表现在作为温度的函数的热导率的不同幂律中。对于电容耦合，通过取决于边缘的长度以及耦合强度和填充分数的前因子，发生高度非通用的行为。对于较大的温度，$T>Δ$，有限尺寸效应变得无关紧要，但热传输强烈依赖于边缘水库相互作用的强度，在这两种情况下。隧穿耦合的热导率与$T$线性增长，而对于电容的情况下，它饱和到一个值，这取决于耦合强度和填充因子的边缘和接触。
2013-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
The stability of the fractional quantum Hall effect in topological insulators
随着最近在拓扑绝缘体表面观察到类石墨烯朗道能级，分数量子霍尔效应的可能性，这是强关联的基本特征，已经变得令人感兴趣。一些实验已经报道了朗道内能级结构，这暗示了分数量子霍尔效应。本文从理论上讨论了分数量子霍尔效应的可行性，并认为虽然这种效应在理想情况下应该发生在$n=0$和$|n|=1$朗道能级上，但在更高的$|n|$朗道能级上却被排除了。与石墨烯不同，拓扑绝缘体中的分数量子霍尔效应被预测为由于自旋轨道耦合而在$n=1$和$n=-1$朗道能级之间显示出有趣的不对称性。
2011-06-22 cond-mat.mes-hall
Intrinsic Orbital Hall Effect in Degenerate Spin-3/2 Systems driven by the quantum metric
Dipartimento di Fisica ”E. R. Caianiello”, Università di Salerno（萨莱诺大学 E.R. 卡亚涅洛物理系）
该研究揭示旋转不变自旋-3/2系统的轨道霍尔效应由量子度量而非贝里曲率控制，其带内贡献在简并系统中消失，明确量子度量是简并多带系统轨道霍尔输运的关键几何量。
2026-08-03 cond-mat.mes-hall
Field-induced breakdown of the quantum Hall effect
对霍尔电场与无序竞争引起的量子霍尔效应的击穿进行了数值分析。事实证明，在密集杂质的制度，特别是，局域态的数量与霍尔场呈指数下降，其依赖于磁场和电场总结在一个简单的标度定律。阐明了标度律背后的物理图象。这种子带内过程，即霍尔场与无序的竞争，导致了几百V/cm量级的临界击穿场，这与观测结果一致，并解释了实验观察到的磁场依赖性\propto B^{3/2}。一些可测试的后果的标度律进行了讨论。
1999-06-17 cond-mat.mes-hall
Integer Quantum Hall Effect in Trilayer Graphene
量子量子霍尔效应（IQHE）是二维电子系统在垂直磁场作用下的一种特殊现象。到目前为止，已经在半导体异质结构和单层和双层石墨烯中观察到IQHE。在这里，我们报告了一个新系统中的IQHE：三层石墨烯。实验数据进行了比较与自洽Hartree计算的朗道水平的门控三层。霍尔电阻率中的平台结构决定了堆叠顺序（ABA对ABC）。我们发现ABC三层石墨烯中的IQHE与单层中的IQHE相似，除了在填充因子v=2时没有平台。在非常低的填充因子下，由于无序引起的混合电子和空穴载流子的存在，霍尔电阻消失。
2011-04-06 cond-mat.mes-hall
Valley-isospin dependence of the quantum Hall effect in a graphene p-n junction
在高磁场条件下，我们计算了石墨烯纳米管中双极结的电导G，其中p掺杂和n掺杂区域的霍尔电导为2e^2/h。在没有谷间散射的情况下，结果G=（e^2/h）（1-cos φ）仅取决于两个相对边缘处的谷等自旋（=代表谷极化旋量的布洛赫矢量）之间的角度φ。在电导与费米能量的平台是不敏感的静电无序，而它是不稳定的，可能存在于锯齿形边界的dispersionless边缘状态。应变诱导矢量势通过旋转谷区的同位旋使电导平台向上或向下移动。
2007-06-27 cond-mat.mes-hall
Interlayer Magnetic Coupling and the Quantum Hall Effect in Multilayer Electron Systems
我们研究了电子-电子相互作用对多层电子系统性质的影响。我们考虑的情况下，相应的填充因子单位在每一层。我们发现，作为样品参数的函数，该系统具有铁磁，倾斜反铁磁或顺磁层间自旋关联。这三个基态是QHE相，因为存在一个有限的激活能。在铁磁相的间隙是由于井内交换能量，而在顺磁相的间隙出现由于空间调制的井间的相干性。
1998-04-28 cond-mat.mes-hall
Spin Hall effect in spin-valley coupled monolayer transition-metal dichalcogenides
研究了过渡金属二硫属化物自旋谷耦合单层膜中的本征和非本征自旋霍尔效应。我们发现，而斜散射的贡献被抑制的大的带隙，侧跳的贡献是可比的标量和磁散射的存在下，具有相反的符号的固有的。谷间散射倾向于抑制由于相干性的损失而引起的侧跳贡献。通过调节谷内散射与谷间散射的比值，自旋霍尔电导率在空穴掺杂样品中显示出符号变化。研究了其它掺杂区的多带效应，发现在重空穴掺杂区存在符号变化，而在电子掺杂区不存在。
2013-09-19 cond-mat.mes-hall
Chiral Approximation to Twisted Bilayer Graphene: Exact Intra-Valley Inversion Symmetry, Nodal Structure and Implications for Higher Magic Angles
本文给出了扭曲双层石墨烯手性模型在“魔术”扭曲角下的平带波函数的数学和数值分析。我们证明了手征模型具有精确的谷内反转对称性。将平带波函数写成最低朗道能级量子霍尔态和旋量的乘积，我们证明了旋量的分量是与这里介绍的反转对称操作相关的反量子霍尔波函数。然后，我们数值表明，作为一个移动从最低到更高的魔角，旋量分量的波函数表现出越来越多的零，类似于量子霍尔波函数的变化，朗道能级指数增加。波函数零点的特征在于手性，具有相同手性的零点聚集在莫尔晶胞的中心附近，而相反的手性零点被推到晶胞的边界。在较高魔角处的增强相绕组表明增加的循环电流。扫描隧道光谱，轨道磁化和相互作用效应的物理意义进行了讨论。
2021-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Semiclassical Klein Tunneling and Valley Hall Effect in Graphene
我们研究了在两个互补的限制，即在克莱因隧穿和谷霍尔效应制度，通过散射波包扶手椅阶跃电位和通过暴露波包的均匀电场，分别在（缺口）石墨烯中的半经典电子的动力学。我们的数值波包模拟超越了半经典的解析近似和标准的克莱因隧道处理，并允许研究内和谷间散射过程。我们发现低台阶和高台阶具有不同的克莱因隧道特征，其中包括不寻常的Berry曲率引起的散射波包轨迹的侧向位移。在均匀场的存在下，我们的模拟捕捉到了半经典谷霍尔效应，它表现为横向移动的布洛赫振荡的形式。这种异常的轨迹修正可以是相关的克莱因隧道实验和电子光学器件。我们提出了详细的模拟结果。
2014-08-16 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
Chiral excitonic systems in twisted bilayers from Förster coupling and unconventional excitonic Hall effects
本文提出通用框架，研究扭转双层半导体中Förster耦合产生的手性激子系统，并揭示其由量子几何性质导致的非传统霍尔（能斯特）效应，包括时间反演偶层霍尔逆流和交叉非线性动力学霍尔效应。
2024-06-20 cond-mat.mes-hall
Continuum versus discrete flux behaviour in large mesoscopic Bi(2)Sr(2)CaCu(2)O(8+delta) disks
扫描霍尔探针和本地霍尔磁强计测量已被用来调查磁通分布在大型介观超导磁盘的大小，位于体和介观涡旋制度之间的交叉附近。通过直接映射在不同的应用领域的磁盘的磁感应曲线得到的结果可以相当成功地拟合到分析模型，假设在样品中的磁通量的连续分布。然而，在低磁场下，我们确实观察到了底层离散涡旋结构的清晰特征，并且可以解决涡旋团在增加的磁场中的特征介观压缩。即使在更高的领域，其中单一的涡流分辨率丢失，我们仍然能够跟踪的涡流图案的结构变化，因为竞争的涡流订单强加明确无误的签名上的“本地”磁化曲线作为一个功能的应用领域。我们的观察结果是非常一致的分子动力学数值模拟，使我们在我们的系统中的离散和连续行为之间的交叉的长度尺度的自然定义。
2008-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Hall Transport in Granular Metals and Effects of Coulomb Interactions
本文提出了大隧穿电导下颗粒系统的霍尔效应理论$g_{T}\gg 1$。霍尔传输基本上是由晶粒内的电子动力学，这是我们发现使用久保公式和图解技术，可以描述由非零扩散模式内的晶粒。我们表明，在没有库仑相互作用的霍尔电阻率$ρ_{xy}$既不依赖于隧道电导，也不对晶粒内的无序，并给出了由经典公式$ρ_{xy}=H/(n^* e c)$，其中$n^*$不同的晶粒内的载流子密度$n$由一个数值系数确定的形状的晶粒和颗粒晶格的类型。进一步，我们通过计算一级修正的方法研究了库仑相互作用的影响，发现：（1）在很宽的温度范围内，$1/g_T$超过隧穿逃逸率$\Ga$，霍尔电阻率$ρ_{xy}$和电导率$\sig_{xy}$在$T$修正中都是对数的，这是局域的，在均匀无序金属中是不存在的;（ii）与$T\ll\Ga$相关的对$\sig_{xy}$的大尺度"Altshuler-Aronov“修正消失，与均匀无序金属理论一致。
2007-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Room temperature interlayer exciton valley polarization and valley Hall effect
对于单层过渡金属硫属化物（TMD），Berry曲率可以将不同谷区的电子和激子驱动到相反的方向，作为谷区相关的有效磁场。除了单层TMD之外，范德华异质结构为新兴的谷物理和具有优异物理特性的器件提供了有吸引力的平台。TMD异质结构中的层间激子与单层层内激子相比具有较长的谷寿命。本文报道了室温下MoS_2/WSe_2的层间激子谷极化和谷霍尔效应。利用偏振相关的光致发光谱，观察到了不同谷指数的激子的分离。激子分离垂直于它们的输运方向。谷霍尔效应的间接激子是持续的，即使在室温下，与低温在以前的实验中的单层TMD。间接激子谷极化和谷霍尔效应的室温演示为基于TMD异质结构的光谷电子器件的发展开辟了新的前景。
2019-04-22 cond-mat.mes-hall
Quantum spin Hall effect in bilayer honeycomb lattices with C-type antiferromagnetic order
提出在具有C型反铁磁序的双层蜂窝晶格中结合自旋轨道耦合与交错势实现时间反演破缺量子自旋霍尔绝缘体，并由自旋陈数、相图、量子化电阻及PT对称性保护加以验证。
2025-02-19 cond-mat.mes-hall
Tunable Berry curvature, valley and spin Hall effect in Bilayer MoS$_2$
电子布洛赫带的手征性是层状二维材料许多有趣性质的原因。我们发现，在过渡金属二硫属化物（TMDC）的双层，不像在几层石墨烯和单层TMDC，层内和层间的耦合提供了重要的贡献的贝里曲率的$K$和$-K$谷的布里渊区。层间的贡献导致的Berry曲率的堆叠依赖性，我们指出常用的3R型和2H型双层膜之间的差异。由于层间的贡献，Berry曲率在双栅极器件中变得高度可调。我们研究了谷霍尔效应和自旋霍尔效应与堆叠类型和外电场的关系。虽然谷和自旋霍尔电导率没有量子化，在MoS $_2$ 2H双层，他们可能会改变符号作为外部电场的函数，这是让人想起的晶格陈氏绝缘体的行为。
2018-07-05 cond-mat.mes-hall
Gated two-dimensional electron gas in magnetic field: nonlinear versus linear regimes
研究了霍尔栅场效应晶体管中磁场对高迁移率门控二维电子气特性的影响。当接近电流饱和时，当沟道的漏极侧变得强烈耗尽时，我们看到与磁场诱导的导电沟道中的电子密度的重新分布相关的许多不寻常的效应。在非线性政权中获得的实验结果已被解释的基础上，在线性政权中获得的结果，通过一个简单的理论模型，这很好地描述了我们的观察。
2020-11-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Topological-Fermi-Liquid to Quantum-Hall-Liquid Transitions: $p$-Band and $d$-Band Fermions in a Magnetic Field
我们发现在具有轨道内和轨道间跳跃积分的多轨道系统中，霍尔电导表现出由在位轨道极化引起的各种拓扑量子相变：整数量子霍尔（IQH）平台跃迁和拓扑费米液体到IQH跃迁.这种拓扑量子点在两个系统中得到了证明：一个是由光晶格中的超冷原子实现的$p$带无自旋费米子系统，另一个是与过渡金属及其化合物中的巨轨道霍尔效应密切相关的$d$带有自旋费米子系统.
2009-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Global phase diagram of bilayer quantum Hall ferromagnets
本文从微观上研究了双层量子霍尔赝铁磁体的层间距d与面内磁场$B_\parallel$的关系。除了前面分析的层间电荷平衡的公度态和非公度态外，我们还讨论了相应的层间电荷不平衡的“倾斜”QH态。我们预测一个大的异常，在倾斜过渡和形成的偶极条纹域的周期超过1微米的倾斜状态下的双层电容。
2001-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Evolution of the bilayer nu = 1 quantum Hall state under charge imbalance
我们使用高迁移率的双层空穴系统，可以忽略不计的隧穿，以检查如何双层nu = 1量子霍尔态的电荷从一个层转移到另一个恒定的总密度的演变。我们映射双层nu = 1状态的稳定性与不平衡的五个总密度跨越范围从强层间相干到不相干。我们观察到单层相关性和层间相干性之间的竞争。最重要的是，我们发现，在平衡时不相干的双层系统可以发展自发的层间相干与不平衡，与最近的理论预测一致。
2004-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
