我國(guó)研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)二維量子霍爾效應(yīng)相變探測(cè)軸子絕緣體態(tài)
北京大學(xué)與蘇州大學(xué)的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì),在三維軸子絕緣體中無(wú)序誘導(dǎo)的相變和臨界行為方面的研究取得了突破。
在研究中,聯(lián)合團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),二維量子霍爾效應(yīng)具有相變普適類,在三維磁性拓?fù)浣^緣體中,該相變可以用來(lái)探測(cè)軸子絕緣體態(tài)。2021年4月12日,該研究以“軸子絕緣體中的臨界行為和普適特征”(Critical Behavior and Universal Signature of an Axion Insulator State)為題,發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》。 拓?fù)?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=結(jié)構(gòu)',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_4">結(jié)構(gòu)和對(duì)稱破缺對(duì)于描述相位非常重要。打破三維拓?fù)浣^緣體表面的時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱性,可以產(chǎn)生軸子絕緣體態(tài),其具有量子化拓?fù)浯烹婍憫?yīng)和半量子化表面霍爾響應(yīng)等優(yōu)勢(shì)特性。 不過(guò),雖然最近有3個(gè)小組報(bào)道了軸子絕緣體的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),但其采用的方法很難在實(shí)驗(yàn)中區(qū)分出絕緣子。 在這次試驗(yàn)中,聯(lián)合研究組利用只依賴于體系一般屬性的安德森相變,發(fā)現(xiàn)了相關(guān)拓?fù)湮飸B(tài)的獨(dú)特的性質(zhì),并因此將探測(cè)軸子絕緣體聚焦于研究三維磁性拓?fù)浣^緣體在無(wú)序下的金屬-絕緣體相變行為。 在弱無(wú)序下,隨著費(fèi)米能級(jí)的不端提高,軸子絕緣體會(huì)先變成一個(gè)安德森絕緣體,然后通過(guò)三維的絕緣體-金屬相變變?yōu)閿U(kuò)散金屬。 研究組提出一種唯象理論——將無(wú)序的軸子絕緣體的表面與Chalker-Coddington網(wǎng)格模型建立聯(lián)系,用來(lái)解釋這種現(xiàn)象,并在反鐵磁的MnBi2Te4中重復(fù)了以上結(jié)果。因此,預(yù)測(cè)可以在鐵磁-三維拓?fù)浣^緣體異質(zhì)結(jié)以及MnBi2Te4中觀測(cè)到這種普適的二維相變行為,進(jìn)而來(lái)探測(cè)軸子絕緣體。 關(guān)鍵詞: 量子霍爾效應(yīng)
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