反常霍尔效应(Anomalous Hall effect, AHE)出现在具有破缺时间反演对称性的固体中,通常是在铁磁相中,由自旋-轨道耦合引起。本文回顾了AHE的实验与理论研究,重点介绍了近年来的进展,这些进展为理解这一微妙现象提供了更完整的框架,并在许多方面将争议转化为清晰的认识。实验与理论研究的协同作用是这些突破的关键,二者均发挥了至关重要
反常霍尔效应的核心机制源于材料的本征磁化状态。在传统霍尔效应中,霍尔电压的产生需要外部磁场使载流子发生偏转;而反常霍尔效应则完全由材料内部的自旋轨道耦合和磁矩排列驱动。根据贝里相位理论,电子在动量空间中的贝里曲率会引发横向电流,从而产生霍尔电压(公式:$\sigma_{xy} \propto \int_{...
而量子反常霍尔效应是唯一一个不需要磁场的量子霍尔效应,也是量子霍尔效应家族中最后一个重要成员,它的出现让霍尔效应这个大家族有了添丁之喜,目前这一家族成员有霍尔效应、反常霍尔效应、自旋霍尔效应、量子霍尔效应、量子自旋霍尔效应,以及量子反常...
反常霍尔效应表现为在没有外加磁场的情况下,电流通过磁性材料时,电子的运动方向会发生偏转,从而产生横向电压差。这种现象与经典的霍尔效应有所不同,后者需要外加磁场才能产生横向电压。反常霍尔效应的发现可以追溯到19世纪末,美国物理学家霍尔在研究磁性金属的霍尔效应时注意到,即使不加外磁场也可以观测到霍尔效应,他将...
但是这种效应要让导体内耗降到可用的程度，需要非常强的磁场才行。一台电脑想用霍尔效应来节能降热，需要外加10个电脑这么大的磁铁才行，这就使得霍尔效应的应用成本非常之高且便利性几乎全无。2.什么是量子反常霍尔效应？量子反常霍尔效应最早在1988年由美国物理学家霍尔丹预言可能存在不需要外加磁场的量子霍尔效应。
霍尔效应家族介绍与量子反常霍尔效应背景介绍 霍尔效应是一个丰富的大家族,广泛地描述了固体材料不同状态下的输运性质。在1879年,Edwin Hall就发现了最早的霍尔效应[1]。霍尔效应描述了,对于薄层的金属材料施加垂直的磁场,同时面内的一个方向通入电流时,会在面内的另一个正交方向产生电压,这个电压称为霍尔电压。霍尔...
2005 年 5 月，42 岁的薛其坤进入清华大学物理系工作。同年 11 月， 他当选为中国科学院院士。2009 年，薛其坤率领科研团队进入量子反常霍尔效应科研领域，仅用 4 年的时间就实现了 20 多年来全世界物理研究组无人实现的科学突破。对于这项成就，薛其坤异常激动，但却谦虚有加。他说：“取得这样的成果，一是...
一直以来，量子反常霍尔效应仅停留在理论层面，并没有被实验证实。2009年，薛其坤带领团队向这个“无人区”探索。作为一个科学家，薛其坤喜欢向未知发起挑战，在实验方法上独辟蹊径。他在多年、多种实验技术发展积累的基础上，创新性地将分子束外延、扫描隧道显微镜、角分辨光电子能谱等多种互补的精密实验手段互联于一个...
“量子反常霍尔效应是不需要外加磁场的量子霍尔效应，它是由材料本身的磁性和反常的电子结构造成的。反常就是其‘反常’的根本之处”。2019年12月23日，清华大学物理系量子反常霍尔效应研究相关科学仪器实物入藏仪式在北京中国国家博物馆举行。当日，中国科学院院士薛其坤（左）向中国国家博物馆馆长王春法介绍量子反常霍尔...
最近发表在《物理评论快报》上的论文，在实验和理论上发现了一种新的非线性反常霍尔效应，即轨道磁非线性反常霍尔效应，它是由电磁场对电子的贝里曲率的扰动引起的。这种效应在一种具有特殊晶格结构的铁磁材料Fe3Sn2中表现出来，它是一种拓扑Kagome磁体，具有非零的陈数和拓扑霍尔效应。首先，我们要了解什么是反常霍尔...