通過測量量子霍爾平臺出現(xiàn)的磁場，可以用公式推算出量子霍爾臺階。實驗發(fā)現(xiàn)，電子在其中的運動軌道能量直接受到樣品厚度的影響。這說明，隨著樣品厚度的變化，電子的運動時間也在變。所以，電子在做與樣品厚度相關的縱向運動，其隧穿行為被證明了。

“電子在上表面走一段四分之一圈，穿越到下表面，完成另外一個四分之一圈后，再穿越回上表面，形成半個閉環(huán)，這個隧穿行為也是無耗散的，所以可以保證電子在整個回旋運動中仍然是量子化的?！毙薨l(fā)賢說，整個軌道就是三維的“外爾軌道”，是砷化鎘納米結構中量子霍爾效應的來源。

至此，三維量子霍爾效應的奧秘終于被揭開了。

全文亮點

基于三維拓撲半金屬材料Cd3As2，發(fā)現(xiàn)一種新型的量子霍爾效應，認為三維量子霍爾效應的來源于與外爾軌道。

利用楔形Cd3As2納米片，發(fā)現(xiàn)樣品厚度對量子霍爾輸運產(chǎn)生極大的調制。

朗道能級與磁場強度以及方向，以及樣品厚度的依賴關系，與理論預測符合。

三維量子霍爾效應

修發(fā)賢，于2007年獲得加州大學河濱分校博士學位。2008至2011年在加州大學洛杉磯分校做博士后研究。2011年擔任愛荷華州立大學助理教授。2012年入選青年千人計劃，2013年入職復旦大學并獲得優(yōu)青和浦江人才計劃支持。

修發(fā)賢課題組主要從事拓撲狄拉克材料的生長、量子調控以及新型二維原子晶體的器件研究。在狄拉克材料方面致力于新型量子材料的生長、物性測量以及量子器件的制備與表征。在二維材料的器件方面主要研究其電學、磁學和光電特性。

在過去的十余年中，在學術期刊Nature Materials， Nature Nanotechnology， Nature Communications， JACS， Nano Letters等發(fā)表SCI論文100余篇。目前工作重點是新型狄拉克材料的生長、量子調控以及新型二維原子晶體的器件研究。