受赝时间反演对称性保护的量子自旋张量霍尔效应
著名的霍尔效应家族在现代物理学中占据着基础性地位。从时间反演对称性破缺的异常霍尔效应(AHE)和量子异常霍尔效应(QAHE),到其包含自旋自由度的广义化形式——受时间反演对称性保护的自旋霍尔效应(SHE)和量子自旋霍尔效应(QSHE),这些效应展现出丰富的输运与拓扑现象。然而在更高自旋S(S>1/2)体系中,除电荷流与自旋流外,还存在高阶自旋张量流。近期研究揭示这类高自旋系统中存在伴随自旋张量流的自旋张量霍尔效应。该研究工作进一步发现了一类全新的拓扑物态——具有时间反演对称破缺的“量子自旋张量霍尔”(QSTH)绝缘体,其非平庸拓扑性质受独特的“赝时间反演对称性”保护。最引人注目的是,QSTH绝缘体展现出量子化的二阶自旋张量霍尔电导率,而电荷(零阶)与自旋(一阶)电导率均为零。该工作通过建立与QSHE的内在联系,全面刻画了其拓扑特性并阐释了物理内涵。这项研究不仅丰富了著名的霍尔效应家族,更为高自旋体系中的新奇拓扑物态研究开辟了道路,同时为自旋张量电子学及低功耗原子器件提供了新方向。
量科快讯
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