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量子反常霍尔效应多层结构的实验实现

第一作者:姜高源(清华大学)、冯洋(清华大学)
通讯作者:何珂(清华大学)、王亚愚(清华大学)

成果简介:
该工作通过分子束外延技术生长出了磁性掺杂拓扑绝缘体薄膜和CdSe(0001)薄膜的超晶格结构,并观测到样品在零磁场下的霍尔电阻呈现h/Ne2 (N为磁性拓扑绝缘体层数)的平台,从而在国际上首次在实验上实现了高阶(高陈数)的量子反常霍尔效应。该结果为量子自旋不但对量子霍尔态在低能耗电子器件中的应用具有重要意义。该研究所获得的量子反常霍尔效应多层结构还为量子自旋霍尔效应、外尔半金属、库仑拖曳等量子物态或效应的研究提供了一个优越的实验平台。

薛其坤院士获得100万美元的未来科学奖,这个奖项的另外1/2的工作是反常量子霍尔效应的首次成功的实验研究。我推荐的工作是对反常量子霍尔效应另一个重要的结果,本文首次实现量子反常霍尔效应多层结构,并观测到高陈数量子反常霍尔效应。实验数据可信, 分析合理, 结果明确, 为未来利用类似结构实现其它人造拓扑体系奠定了基础。


团队介绍:
清华大学的依托于清华大学物理系低维量子物理系国家重点实验室,长期以来一直结合原子精度的材料制备、表征技术和低温、强磁场条件下的物性测量技术从事拓扑量子材料和效应的研究。2012年底,以该团队成员为主的研究人员在国际上首次实验实现了量子反常霍尔效应,取得了凝聚态物理领域一次里程碑性的实验突破。该成果被2016年诺贝尔物理学奖获得者霍尔丹教授(F. D. M. Haldane)在其获奖演说中作为拓扑物质态领域最重要的实验成果之一加以介绍。


参考文献:
Gaoyuan Jiang et al., Chin. Phys. Lett. 35, 076802 (2018)

http://cpl.iphy.ac.cn/10.1088/0256-307X/35/7/076802 

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