Berry曲率偶极子在非中心对称氧化物异质结构中的非线性霍尔效应
材料科学
2025-10-27 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
时间反演不变性系统中非线性霍尔效应的观察，表明了带拓扑性质的Berry曲率在决定传输现象方面发挥的独特作用。许多非线性响应源自Berry曲率偶极子（BCD），其与Berry曲率（单极子）一样，也是电子能带结构的效应，但受晶体对称性的严格约束。本文提出，具有非中心对称性的过渡金属氧化物异质结构是实现和调控BCD引起的非线性霍尔效应的理想平台。具体地，我们研究了形式为（）的超晶格，由金属钙钛矿层（或）夹层而成，夹在绝缘铁电（BTO）之间。BTO中的铁电畸变打破了超晶格的中心对称性，导致BCD具有两个相等大小、符号相反的对称许可分量。我们的第一性计算表明，BCD的大小——因此非线性霍尔响应的大小——可以通过改变这些钙钛矿中金属层的数量或选择B位阳离子来有效调节。由于Rashba分裂和铁电畸变在这些系统中可通过外部电场或应变加以控制，这些材料中的非线性霍尔响应可以被直接工程化。我们的发现确立了非中心对称氧化物钙钛矿异质结构作为探索和操控BCD驱动的非线性传输现象的通用平台。
引用
@article{arxiv.2510.20746,
title = {Berry Curvature Dipole-induced Non-linear Hall Effect in Oxide Heterostructures},
author = {Nesta Benno Joseph and Arka Bandyopadhyay and Ajit C. Balram and Awadhesh Narayan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.20746},
year = {2025}
}