三維量子霍爾效應(yīng)

原標(biāo)題：重大突破！復(fù)旦大學(xué)：首次觀(guān)測(cè)到三維量子霍爾效應(yīng)

復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系修發(fā)賢課題組在拓?fù)浒虢饘偕榛k納米片中觀(guān)測(cè)到了由外爾軌道形成的新型三維量子霍爾效應(yīng)的直接證據(jù)，邁出了從二維到三維的關(guān)鍵一步。

北京時(shí)間12月18日零點(diǎn)，相關(guān)研究成果以《砷化鎘中基于外爾軌道的量子霍爾效應(yīng)》（“Quantum Hall effect based on Weyl orbits inCd3As2”）為題在線(xiàn)發(fā)表于《自然》（Nature， DOI：10.1038/s41586-018-0798-3。）

對(duì)于這次成果的誕生，修發(fā)賢覺(jué)得，在砷化鎘的研究方面，這才剛剛開(kāi)始。“這是一個(gè)作品，我們第一次提出了新的機(jī)制，也得到了認(rèn)可。但還有可以深挖的，還有更具體的東西，我想得繼續(xù)做細(xì)做好。這次我們發(fā)現(xiàn)了三維量子霍爾效應(yīng)，為今后的進(jìn)一步科研探索提供一定的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。另外，在應(yīng)用方面這個(gè)材料體系具有非常高的遷移率，電子的傳輸和響應(yīng)很快，可以在紅外探測(cè)、電子自旋方面做一些原型器件。

課題背景

量子霍爾效應(yīng)是20世紀(jì)以來(lái)凝聚態(tài)物理領(lǐng)域最重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，迄今已有四個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)與其直接相關(guān)。

但一百多年來(lái)，科學(xué)家們對(duì)量子霍爾效應(yīng)的研究仍停留于二維體系，從未涉足三維領(lǐng)域。

早在130多年前，美國(guó)物理學(xué)家霍爾就發(fā)現(xiàn)，對(duì)通電的導(dǎo)體加上垂直于電流方向的磁場(chǎng)，電子的運(yùn)動(dòng)軌跡將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在導(dǎo)體的縱向方向產(chǎn)生電壓，這個(gè)電磁現(xiàn)象就是“霍爾效應(yīng)”。如果將電子限制在二維平面內(nèi)，在強(qiáng)大的磁場(chǎng)作用下，電子的運(yùn)動(dòng)可以在導(dǎo)體邊緣做一維運(yùn)動(dòng)，變得“講規(guī)則”“守秩序”。