从实验上首次观测到的量子反常霍尔效应,以及此前发现的量子霍尔效应、量子自旋霍尔效应进行了评述

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《科学》刊文评述量子反常霍尔效应实验发现

《科学》发文评述量子反常霍尔效应实验发现  

4月12日出版的《科学》杂志在“展望”(Perspectives)栏目刊登美国新泽西州立大学物理与天文系教授Seongshik
Oh撰写的题为“完整的量子霍尔家族三重奏”(The Complete Quantum Hall
Trio)文章,对由清华大学薛其坤院士领衔,清华大学物理系和中科院物理所联合组成的实验团队,在磁性掺杂的拓扑绝缘体薄膜中,从实验上首次观测到的量子反常霍尔效应,以及此前发现的量子霍尔效应、量子自旋霍尔效应进行了评述。完整的量子霍尔家族三重奏Seongshik
Oh不需要外磁场的量子霍尔态的实验观测,使人们终于能够完整地演奏量子霍尔效应的三重奏了。当电流在一个导体薄板中流动时,如果施加一个垂直于薄板平面和电流方向的外加磁场,电荷会在导体薄板内垂直于电流方向的边缘积累,产生一个横向电压VT。这个效应由Edwin
Hall(埃德温·霍尔)在1879年发现,称为霍尔效应。由于横向电阻,又称霍尔电阻,定义为VT/I,正比于H/n(H是外加磁场的强度,这里n是样品中的载流子面密度),霍尔效应被广泛用来测量导电材料中的载流子类型、浓度和迁移率。然而,上个世纪八十年代人们发现,当载流子被限制在一个二维平面内运动时,在一定的外加磁场下,霍尔电阻变成了精准的常数h/,这里h是普朗克常数,e是电子电荷,v是正整数。这个现象被称为量子霍尔效应,它的实现必须有外加磁场的存在。在本期的167页,常翠祖(注:常翠祖为清华大学物理系博士生)等人的文章报道了在磁性拓扑绝缘体薄膜中,横向电阻的精准量子化甚至能够发生在没有外加磁场的情况。这个结果证实了期待已久的量子反常霍尔效应的存在,这是量子霍尔家族的最后一位成员。

  清华新闻网4月14日电
4月12日出版的《科学》杂志在“展望”栏目刊登美国新泽西州立大学物理与天文系教授Seongshik
Oh撰写的题为“完整的量子霍尔家族三重奏”文章,对由清华大学薛其坤院士领衔,清华大学物理系和中科院物理所联合组成的实验团队,在磁性掺杂的拓扑绝缘体薄膜中,从实验上首次观测到的量子反常霍尔效应,以及此前发现的量子霍尔效应、量子自旋霍尔效应进行了评述。

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  完整的量子霍尔家族三重奏

  Seongshik Oh

  不需要外磁场的量子霍尔态的实验观测,使人们终于能够完整地演奏量子霍尔效应的三重奏了。

  当电流在一个导体薄板中流动时,如果施加一个垂直于薄板平面和电流方向的外加磁场,电荷会在导体薄板内垂直于电流方向的边缘积累,产生一个横向电压VT。这个效应由Edwin
Hall在1879年发现,称为霍尔效应。由于横向电阻,又称霍尔电阻,定义为VT/I,正比于H/n,霍尔效应被广泛用来测量导电材料中的载流子类型、浓度和迁移率。然而,上个世纪八十年代人们发现,当载流子被限制在一个二维平面内运动时,在一定的外加磁场下,霍尔电阻变成了精准的常数h/(ve2),这里h是普朗克常数,e是电子电荷,v是正整数。这个现象被称为量子霍尔效应,它的实现必须有外加磁场的存在。在本期的167页,常翠祖等人的文章报道了在磁性拓扑绝缘体薄膜中,横向电阻的精准量子化甚至能够发生在没有外加磁场的情况。这个结果证实了期待已久的量子反常霍尔效应的存在,这是量子霍尔家族的最后一位成员。