三維量子霍爾效應

原標題：重大突破！復旦大學：首次觀測到三維量子霍爾效應

復旦大學物理學系修發(fā)賢課題組在拓撲半金屬砷化鎘納米片中觀測到了由外爾軌道形成的新型三維量子霍爾效應的直接證據，邁出了從二維到三維的關鍵一步。

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

對于這次成果的誕生，修發(fā)賢覺得，在砷化鎘的研究方面，這才剛剛開始?！斑@是一個作品，我們第一次提出了新的機制，也得到了認可。但還有可以深挖的，還有更具體的東西，我想得繼續(xù)做細做好。這次我們發(fā)現了三維量子霍爾效應，為今后的進一步科研探索提供一定的實驗基礎。另外，在應用方面這個材料體系具有非常高的遷移率，電子的傳輸和響應很快，可以在紅外探測、電子自旋方面做一些原型器件。

課題背景

量子霍爾效應是20世紀以來凝聚態(tài)物理領域最重要的科學發(fā)現之一，迄今已有四個諾貝爾獎與其直接相關。

但一百多年來，科學家們對量子霍爾效應的研究仍停留于二維體系，從未涉足三維領域。

早在130多年前，美國物理學家霍爾就發(fā)現，對通電的導體加上垂直于電流方向的磁場，電子的運動軌跡將發(fā)生偏轉，在導體的縱向方向產生電壓，這個電磁現象就是“霍爾效應”。如果將電子限制在二維平面內，在強大的磁場作用下，電子的運動可以在導體邊緣做一維運動，變得“講規(guī)則”“守秩序”。