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
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
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
The University of Hong Kong（香港大学）；Great Bay University（大湾区大学）
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
Great Bay University（大湾区大学）；The University of Hong Kong（香港大学）
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
Nonlinear Hall responses in tunable nodal Dirac semimetals
National Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
研究时间反演对称狄拉克半金属中由量子几何驱动的二阶和三阶非线性霍尔响应，发现单节点相中二阶响应增强，而节点环相中三阶响应显著增大。
2026-06-24 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Effect of Massless Dirac Fermions in a Vanishing Magnetic Field
数值研究了强长程无序对石墨烯霍尔电导率$σ_{xy}$量子化的影响。结果表明，增加朗道级混合逐步破坏$σ_{xy}$中的所有平台，除了在$σ_{xy}=\mp e^2/2h$的平台（每谷和每自旋）。电荷中性狄拉克点的临界态对强无序具有鲁棒性，属于整数量子霍尔效应中常规平台跃迁的普适类。我们提出，石墨烯中的波纹打破时间反演对称性可以在消失的磁场中实现这个量子临界点。
2008-05-12 cond-mat.mes-hall
Giant Hall photoconductivity in narrow-gapped Dirac materials
带隙Dirac材料中的Bloch带Berry曲率使载流子动力学具有了新的性质。在这里，我们认为，在GDM的小带隙的光响应是显着增强的Berry曲率。这表现在当被圆偏振光照射时，巨大的和可饱和的霍尔光电导性。不同于由磁场中的洛伦兹力引起的霍尔运动（其阻碍纵向载流子运动），由贝里曲率引起的霍尔光电导可以促进纵向载流子输运。在GDM中，这导致霍尔区中的螺旋度依赖的光响应，其中光电导性由其霍尔分量主导。我们发现，每个入射辐照度的诱导霍尔电导率提高了6个数量级时，从可见光区（具有相应的带隙）的远红外。这些结果表明，窄隙GDM是Berry曲率存在时出现的独特物理学的理想测试平台，并为红外和太赫兹光电子学开辟了新的途径。
2016-12-15 cond-mat.mes-hall
Giant anisotropic magnetoresistance and planar Hall effect in the Dirac semimetal Cd3As2
各向异性磁电阻是指材料的电阻随电流和外磁场相互方向的变化趋势。在这里，我们报告的实验观察狄拉克半金属Cd 3 As 2的巨各向异性磁电阻及其横向版本，称为平面霍尔效应。相对各向异性磁电阻为负，在2K和10 T下可达-68%。在这种各向同性和双折射材料中的高各向异性和负号归因于沿磁场的场依赖电流，其可以由能带结构的Berry曲率引起。这一观测不仅揭示了外尔和狄拉克半金属中的异常物理现象，而且发现了外尔和狄拉克费米子除了负磁阻之外的其他输运特征。
2018-05-17 cond-mat.mes-hall
Coulomb interactions, Dirac sea polarization and $SU(4)$ symmetry breaking of the integer quantum Hall states of graphene
研究了充满狄拉克海对具有长程库仑相互作用的石墨烯整数量子霍尔态的$SU(4)$对称性破缺的影响.我们的模型还包括哈伯德和最近邻排斥相互作用的强度分别为$U$和$V$。我们发现，$n=0$朗道能级的对称性破缺导致狄拉克海的$SU(4)$极化。这将导致在几个阶段，是缺席时，狄拉克海的影响被忽略。我们在$U$ - $V$空间中计算相图。我们还计算了所有相位在倾斜磁场中的激励间隙。我们比较我们的模型结果与实验，并找到一个范围内的$U$和$V$是与他们一致的。
2015-11-12 cond-mat.mes-hall
Tunable symmetries of integer and fractional quantum Hall phases in heterostructures with multiple Dirac bands
多层石墨烯中多个狄拉克带的共存导致了量子霍尔体系中丰富的相图。利用输运测量，我们绘制了BN封装的ABA堆叠的三层石墨烯的相图作为电荷密度n、磁场B和层间位移场D的函数，并观察了具有不同自旋、谷、轨道和宇称极化的状态之间的跃迁。这种丰富的图案来自不同子带的朗道能级之间的交叉，这反映了原位可调的不断发展的对称性。在D=0时，我们观察到填充因子为2/3和-11/3的分数量子霍尔（HHH）态。与双层石墨烯中的那些不同的是，这些C2 H4态被一个小的层间势所破坏，该层间势使不同的狄拉克带杂交。
2016-07-19 cond-mat.mes-hall
Universal Spin Hall Conductance Fluctuations in Chaotic Dirac Quantum Dots
我们提出了完整的分析和数值计算结果，证明了在手性材料，如石墨烯和拓扑绝缘体的自旋霍尔电导的异常普遍波动。我们研究了相应的波动，通用分馏和通用量子化，以及两个制度之间的开放通道轨道数交叉。特别是，我们表明，Wigner-Dyson对称性并不能正确地描述这样的电导和狄拉克量子点上的手征类的优势作用。结果是分析性的，解决了悬而未决的问题。
2016-03-01 cond-mat.mes-hall
Optical Hall conductivity in bulk and nanostructured graphene beyond the Dirac approximation
基于Kubo形式，提出了一种计算紧束缚体系中光学霍尔电导率的微扰方法。该方法只涉及对角化的哈密顿在没有的磁场，从而避免了计算问题，通常会出现由于巨大的磁单位细胞需要保持平移不变性的Peierls相位的存在。提出了将该方法应用于磁光响应数值计算的方法。我们应用的形式主义的情况下，普通的和有间隙的石墨烯在下一个最近的邻居紧束缚模型，以及石墨烯antidot晶格。在这两种情况下，我们在霍尔响应中发现了独特的签名，这些签名在连续（狄拉克）近似中没有被捕获。这些包括非零的光学霍尔电导率，即使当化学势在狄拉克点能量。数值结果表明，这种影响应该是可测量的实验。
2012-12-10 cond-mat.mes-hall
Dissipative Quantum Hall Effect in Graphene near the Dirac Point
我们报道了石墨烯中整数量子霍尔效应（QHE）中nu=0态的不寻常性质，并表明在该机制中电子输运由反向传播的边缘态主导.这种状态是无质量狄拉克准粒子所固有的，表现为大的纵向电阻率rho_xx > h/e^2，与标准QHE中的rho_xx行为形成鲜明对比。石墨烯中nu=0态的rho_xy和rho_xx也表现出明显的波动，σ_xy出现模糊的零霍尔平台，与实验结果一致。无带隙边缘态的存在对nu=0态的可能理论模型提出了严格的限制。
2007-02-06 cond-mat.mes-hall
Counter-propagating Fractional Hall states in mirror-symmetric Dirac semi-metals
镜像对称的2D狄拉克半金属（例如ABA-石墨烯的奇数层）的朗道带可以通过它们相对于镜像对称的奇偶性来识别。这种对称性有利于在相反但相等的电子和空穴填充因子$|ν_{\pm}|=1/m$（{ \it m}奇数）下的一类新的反向传播霍尔态。在这里，我们提出了一个劳克林相关液体波函数，在电荷中性点，表现出分数带电准粒子/空穴对激发相反的奇偶校验。使用玻色化的一维边缘态理论，我们表明，这种状态，$σ_{xx} = 2e^2/(m h)$的纵向电导，是强大的短程模间相互作用。
2018-08-09 cond-mat.mes-hall
Anomalous Hall effect in 2D Dirac materials
我们提出了一个统一的理论，载流子输运的二维狄拉克系统与破镜反演和时间反演对称性（例如，如在铁磁石墨烯中实现的）。我们发现，自旋和赝自旋SU（2）自由度之间的纠缠源于自旋轨道效应导致一个独特的门电压依赖性（符号的变化）的异常霍尔电导率接近拓扑间隙，这仍然是强大的杂质散射，因此是一个吸烟枪磁化二维狄拉克费米子。此外，我们揭示了一个强大的斜散射机制，调制的能带的自旋纹理，这会导致一个净自旋积累在样品的边界，即使是自旋透明的障碍。新推出的非本征自旋霍尔效应很容易通过栅极电压进行调谐，并为控制2D铁磁材料中的自旋电流提供了新的机会。
2018-09-19 cond-mat.mes-hall
Tunneling valley Hall effect driven by tilted Dirac fermions
本文预测了由倾斜狄拉克费米子驱动的隧穿谷霍尔效应，利用二维谷材料隧穿结中的动量过滤产生强谷霍尔电流，并通过共振隧穿增强谷霍尔角，为谷极化提供新方法。
2023-06-19 cond-mat.mes-hall
Anomalous thermoelectric Hall response of interacting 2D Dirac fermions
Department of Physics and Astronomy, University of Manchester（曼彻斯特大学物理与天文系）；Department of Physics, The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学物理系）
研究二维质量狄拉克费米子在电子-电子相互作用一阶近似下的异常热电Hall响应，计算Nernst响应和粒子磁化率，并揭示零温下磁化电流去除后Hall系数不消失的原因。
2026-03-26 cond-mat.mes-hall
Valley Hall viscosity in the integer quantum Hall phases of (2+1)D Dirac materials
Bar-Ilan University（巴伊兰大学）
研究(2+1)维狄拉克材料整数量子霍尔相的谷霍尔粘度，基于Wigner-Weyl微积分中的等效格林函数公式计算，将经验相对论性Hoyos-Son公式扩展到各谷，评估了偏置伯纳尔双层石墨烯的谷霍尔粘度并讨论测量前景。
2026-09-17 cond-mat.mes-hall
Vanishing of the quantum spin Hall phase in a semi-Dirac Kane Mele model
我们研究了蜂窝晶格上紧束缚模型的Dirac和semi-Dirac极限之间的能带结构的变形引起的量子自旋Hall绝缘体拓扑性质的消失。在一个简单的模型中模拟了上述场景，其中存在沿着三个相邻节点之一（例如，$t_1$）与其他两个（例如，$t$）相比的差分跳变。对于$t_1 = t$，量子自旋Hall相位的性质由熟悉的Kane Mele模型描述，而$t<t_1<2t$表示自旋分辨带连续变形的情况。$t_1 = 2t$代表了一种特殊的情况，称为半狄拉克极限。在这里，导带和价带之间的光谱间隙消失了。对这种变形系统的性质进行更仔细的检查，可以深入了解在半狄拉克极限处发生的拓扑相变，该相变继续表现为$t_1>2t$的能带绝缘体。我们证明了存在的Rashba和内在的自旋-轨道耦合的拓扑相位的演变，通过计算的电子能带结构，在纳米取向和$\mathbb{Z}_2$不变量的边缘模式。后者有助于达到相图，最终表明消失的拓扑相在半狄拉克极限。此外，我们证明在逐渐缩小的平台上的自旋霍尔电导率，这与相图一起提供了强大的支持消失的$\mathbb{Z}_2$不变，因此量子自旋霍尔相位。
2021-12-22 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
Inter-Landau-level Andreev Reflection at the Dirac Point in a Graphene Quantum Hall State Coupled to a NbSe2 Superconductor
超导性和量子霍尔效应是在明显不相容的物理条件下发生的物质的不同状态。最近的理论发展表明，量子霍尔效应与超导体的耦合可以为实现奇异的拓扑激发，如非阿贝尔马约拉纳费米子或斐波那契粒子提供肥沃的土壤。作为实现这一目标的一步，我们报告了在单层石墨烯和准二维二硒化铌（NbSe2）超导体中量子霍尔边缘态的结处观察到的Andreev反射。我们的主要发现是一个反常的有限温度电导峰正好位于狄拉克点的观察，提供了一个明确的证据间朗道水平Andreev反射在量子霍尔系统。我们的观察得到了详细的数值模拟的支持，这为边缘态在Andreev物理中的作用提供了额外的见解。这一研究为研究分数量子霍尔系统中的类Andreev反射提供了理论基础。
2018-08-31 cond-mat.mes-hall
Hall Effect for Dirac Electrons in Graphene Exposed to an Abrikosov Flux Lattice
通过将量子霍尔效应耦合到超导性来实现奇异粒子的方案涉及空间非均匀磁场。作为实现这一目标的一步，我们研究，理论和实验，狄拉克电子暴露于一个Abrikosov通量晶格系统。我们从理论上发现，非均匀磁场的载流子密度依赖的霍尔电导率的降低。我们的研究表明，这种减少源于一个相当微妙的效果：悬浮的Berry曲率朗道能级加宽的非均匀磁场。在实验上，我们测量了单层石墨烯-六方氮化硼-二硒化铌（NbSe $_2$）异质结构中的磁输运，并发现随着温度从高于NbSe $_2$的超导临界温度（当磁场均匀时）降低到低于磁场聚束成Abrikosov通量晶格时，石墨烯的霍尔电阻率随密度而降低。
2020-10-28 cond-mat.mes-hall
Anomalous Hall transport by optically injected isospin degree of freedom in Dirac semimetal thin film
该研究通过圆偏振光向三维狄拉克半金属Cd$_3$As$_2$注入同位旋自由度，利用太赫兹法拉第旋转光谱成功探测到光诱导的反常霍尔电导率，揭示了同位旋的长散射与衰减时间，为未来信息技术应用提供了前景。
2024-01-04 cond-mat.mes-hall
Perfect crossed Andreev reflection in Dirac hybrid junctions in the quantum Hall regime
完美交叉安德烈耶夫反射（CAR）因其高效的库珀对分裂而引人注目，在量子通信中具有广阔的应用前景。最近的实验进展揭示了在超强磁场作用下狄拉克费米子系统中探索CAR的途径。我们发展了一种散射方法来研究由二维时间反演对称狄拉克半金属形成的量子霍尔-超导体-量子霍尔结。我们提出了两种不同的设置的混合结中的量子极限，只有零朗道能级参与运输，利用完美的CAR。在这两种设置中，CAR概率可以在不施加偏置电压的情况下达到1，并且可以通过超导体的磁场强度、结宽度、长度和掺杂来控制。CAR在非局域输运中占主导地位，可以通过微分电导直接测量。我们还确定了一个量化的自旋注入每CAR事件中的两个设置之一。我们的方案在实验上是可行的，将有助于探索狄拉克材料中的高效库珀对分裂和自旋注入。
2021-07-23 cond-mat.mes-hall
Dirac Fermion Quantum Hall Antidot in Graphene
在介观结构中定位和操纵单个准粒子的能力在量子力学和热力学的实验研究中以及在潜在的量子信息设备中是至关重要的，量子计算的拓扑方案。在强磁场中，量子霍尔边缘模可以被限制在一个小的反点周围，形成离散的能级，具有独特的局部化分数带电准粒子的能力。在这里，我们证明了一个狄拉克费米子量子霍尔反点在石墨烯的整数量子霍尔制度，其中电荷传输特性可以通过调整之间的耦合强度的接触和反点，从库仑阻塞为主的隧道弱耦合下的有效非相互作用的共振隧穿强耦合下。这两个制度的特点是单通量和电荷振荡电导持续高达2个数量级以上的温度比以前的报告在其他材料系统。这种石墨烯量子霍尔反点可以作为一个有前途的平台，用于建立和研究新的量子线路的量子模拟和计算。
2019-04-03 cond-mat.mes-hall
Magneto-Coulomb Drag and Hall Drag in Double-Layer Dirac Systems
我们发展了一个在强磁场中石墨烯层间动量转移的库仑阻力理论。该理论旨在应用于与朗道能级分离相比弱的无序系统，因此朗道能级混合弱，但与单个朗道能级内的相关能相比强，因此分数量子霍尔物理学不相关。我们发现，在对比的零场限制，纵向磁库仑阻力是有限的，实际上达到最大值的同时电荷中性点（CNP）的两个层。我们的理论还预测了一个相当大的霍尔阻力在远离CNP的密度。
2017-11-17 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall effect and Landau level crossing of Dirac fermions in trilayer graphene
我们研究了六方氮化硼上的高迁移率（\textgreater 100，000 cm $^2$ /V $\cdot$ s）三层石墨烯器件中的电子输运，这使得能够观察到Shubnikov-de Haas振荡和非常规的量子霍尔效应。TLG子带的无质量和质量特性导致了一组朗道能级交叉，其磁场和填充因子坐标使得能够直接确定用于描述三层石墨烯的特殊电子结构的Slonczewski-Weiss-McClure（SWMcC）参数。此外，在高磁场下，简并交叉点分裂成流形，表明存在对称性破缺的量子霍尔态。
2011-04-03 cond-mat.mes-hall
W-infinity Field Theories for the Edge Excitations in the Quantum Hall Effect
我们简要地回顾这些低能量有效的理论量子霍尔效应，重点和语言熟悉的领域理论家。已经提出了两种模型来描述最稳定的霍尔平台（Jain系列）：多分量阿贝尔理论和最小W-无穷模型。它们都导致量子霍尔普适类的先验分类。一些实验已经证实了这两种有效理论的共同基本预测，而其他实验将很快确定它们的详细性质和差异。基于配分函数的研究，我们证明了阿贝尔理论是有理共形场论，而极小W-无穷模型不是。
1996-10-03 cond-mat.mes-hall hep-th
Magnetotransport properties of 8-Pmmn borophene: effects of Hall field and strain
多晶型的${\rm 8-Pmmn}$硼化物是一种各向异性的狄拉克材料，在两个谷处具有倾斜的狄拉克锥。狄拉克锥在两个谷处的倾斜方向相反，这在存在面内电场（霍尔场）的情况下通过谷依赖的朗道能级表现出来。朗道能级对谷指数的敏感性导致霍尔场存在下的谷极化磁输运性质，这与具有各向同性非倾斜狄拉克锥的单层石墨烯相反。利用线性响应理论计算了低温区的纵向电导率和霍尔电导率。给出了纵向电导率的解析近似形式，揭示了狄拉克锥的倾斜对纵向电导率振荡（Shubnikov-de Hass振荡）频率的影响。另一方面，霍尔电导率表现出类似石墨烯的平台，除了谷依赖台阶的出现，这完全归因于霍尔场诱导的提升谷简并在朗道能级。另一个值得注意的点是，如果真实磁场被应变诱导的伪磁场所取代，则电场失去其引起谷极化输运的能力。
2018-05-30 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
Composite fermions in graphene fractional quantum Hall state at half filling: evidence for Dirac composite fermions
分数量子霍尔系统中的复合费米子被认为在半充满$ν=1/2$时形成弱相互作用粒子的费米海。最近，有人提出（D。T. Son，Phys.Rev.X5，031027（2015）），这些复合费米子是狄拉克粒子。在我们的工作中，我们实验证明，在单层石墨烯中发现的复合费米子是狄拉克粒子在半填充。我们的实验已经解决了在$ν=1/2$附近的高迁移率，悬浮的石墨烯Corbino盘中的H2O态。我们发现强烈的温度依赖性的电导率$σ$远离半填充，这是符合预期的电子-电子相互作用诱导的间隙在CH 3OH状态。然而，在半填充，电导率的温度依赖性$σ(T)$变得相当弱，正如预期的费米海的复合费米子，我们发现只有对数依赖$σ$上$T$。这种量子修正的符号与复合费米子的弱反定域相吻合，这揭示了石墨烯中复合费米子的相对论狄拉克性质。
2016-12-11 cond-mat.mes-hall
Trivial and inverted Dirac bands, and emergence of quantum spin Hall states in graphene on transition-metal dichalcogenides
从第一性原理出发，研究了单层过渡金属二硫属化合物（TMDC）中石墨烯的邻近轨道效应和自旋轨道效应。发现石墨烯的狄拉克能带结构位于硫化物和硒化物的TMDC的半导体带隙内，而它与碲化物的价带合并。在前一种情况下，通过拟合唯象的有效哈密顿量，建立了狄拉克电子的邻近诱导的交错势隙和自旋轨道耦合（都在meV尺度上）。虽然在MoS $_2$、MoSe $_2$和WS $_2$上的石墨烯具有拓扑上平凡的能带结构，但在WSe $_2$上的石墨烯表现出反转的能带。利用一个现实的紧束缚模型，我们发现拓扑保护的螺旋边缘状态的石墨烯锯齿形纳米带WSe $_2$，证明量子自旋霍尔效应。该模型还具有“半拓扑状态”，仅在一个边缘上防止时间反转无序。
2015-10-01 cond-mat.mes-hall
The Fractional Quantum Hall States of Dirac Electrons in Graphene
研究了石墨烯层中Dirac电子在不同朗道能级下的分数量子霍尔态。石墨烯中电子的能量色散关系的相对论性质显著地改变了电子间的相互作用。这导致电子的基态能量和能隙对朗道能级指数的特定依赖性。对于谷极化态，即在ν=1/m处，m是奇数，能隙在n=1朗道能级中具有最大值。对于谷非极化状态，例如，对于2/3态，与n=0能级相比，n=1朗道能级的能隙被抑制。对于n=1和n=0的朗道能级，2/3系统的基态是完全谷非极化的。
2006-09-01 cond-mat.mes-hall
Planar Hall effect with sixfold oscillations in a Dirac antiperovskite
平面霍尔效应（PHE），其中样品平面中的旋转磁场感应振荡横向电压，最近在广泛的拓扑金属和绝缘体中引起了关注。当磁场完成一次旋转时，在$ρ_{yx}$中观察到的双重振荡是手征、轨道和/或自旋效应的结果。反钙钛矿$A_3B$ O（$A$ = Ca，Sr，Ba; $B$ = Sn，Pb）是拓扑晶体绝缘体，其低能激发由具有总角动量的费米子的广义狄拉克方程$J = 3/2$描述。我们报告不寻常的六倍振荡的PHE的Sr $_3$ SnO，持续近室温。在$ρ_{xx}$和$ρ_{yx}$中检测到多个谐波（二次、四次和六次），这些谐波表现出明显的场和温度依赖性。这些观察结果比其他狄拉克和外尔半金属更加多样化，并指出反钙钛矿中PHE的微观过程之间存在更丰富的相互作用。
2021-03-24 cond-mat.mes-hall
Robust Helical Edge Transport in Quantum Spin Hall Quantum Wells
我们发现，在基于量子自旋霍尔系统的狄拉克点的掩埋可以产生意想不到的鲁棒性的边缘状态的磁场。详细的${\bf k\cdot p}$能带结构分析表明，InAs/GaSb和HgTe/CdTe量子阱表现出这样的埋狄拉克点。通过模拟运输中的一个有效的模型内描述的无序系统，我们进一步证明，埋狄拉克点产生近量子化的边缘传导到大磁场，与最近的实验一致。
2017-09-14 cond-mat.mes-hall
Intrinsic and Extrinsic Spin Hall Effects of Dirac Electrons
本文研究了铋中$L$ -点附近电子自旋霍尔效应（SHE）的有效模型--Dirac方程。通过考虑短程掺杂杂质，我们计算的外在以及本征的贡献，在平等的基础上。在梯形和所谓的斜散射型中考虑了顶点修正。我们得到的本征SHE与Fuseya等人[J. Phys. Soc. Jpn. 81，93704（2012）]。结果表明，当体系为（半）金属体系时，非本征贡献大于本征贡献。由于斜散射引起的非本征SHE与$Δ/ n_{\rm i} u$成比例，其中$2Δ$是带隙，$n_{\rm i}$是杂质浓度，并且$u$是杂质势的强度。
2017-06-26 cond-mat.mes-hall
Microscopic origin of scalar potential induced topological transition in massive Dirac fermions and scalar Hall effect
该研究揭示了标量势通过克莱因隧穿诱导大质量狄拉克费米子发生拓扑转变，产生标量霍尔效应，可直接调控陈数及边缘态。
2024-09-05 cond-mat.mes-hall
Magnetization current and anomalous Hall effect for massive Dirac electrons
对反常霍尔效应（即在没有外部磁场的情况下横向于电场流动的电流）的现有研究与传输电流有关。然而，对于许多应用，需要知道总电流，包括其纯磁化部分。本文利用二维有质量狄拉克方程，求出了流过任意形状势阶的普适总电流的精确表达式。对于空间缓慢变化的电位，我们发现电流密度$\mathbf{j}(\vec r)$和电流密度$\mathbf{j}^\varepsilon(\vec r)$的能量分布。后者出乎意料地不均匀，表现得像一个$δ$ -函数，位于能量为~ $\varepsilon$的经典可达区域的边界。为了明确地证明磁化和输运电流之间的差异，我们考虑电子射线在电场中的横向位移。
2019-03-13 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Effect of Dirac Fermions in Graphene: Disorder Effect and Phase Diagram
数值研究了磁场作用下石墨烯二维电子系统的能带结构、拓扑不变量和无序效应之间的相互作用。能带中存在两种\emph{distinct}量子霍尔效应（QHE）机制，其中非常规的“半整数”QHE出现在带中心附近，与实验观察一致。后者是更强大的对无序散射比传统的QHE状态附近的带边。得到了非常规QHE的相图，其中在强无序下，Hall平台的破坏是通过扩展能级向带中心的上浮实现的，且较高的平台总是首先消失。我们进一步预测了一个新的绝缘相之间的$ν=\pm 2$ QHE状态在能带中心，这可能解释实验观察到的电阻不连续性接近零栅电压。
2006-02-07 cond-mat.mes-hall
