费米面几何实现的载流子类型方向依赖切换

虽然载流子通常可根据霍尔系数的符号被指定为电子型或空穴型，但某些材料违背了这一简单分类。本文发现LaRh$_6$Ge$_4$超越了这种二分法：沿$c$轴方向的磁场下霍尔电阻率为电子型，而在基面内则为空穴型。结合第一性原理计算，我们表明这种载流子类型的方向依赖切换源于单个能带，其中特殊的几何结构导致同一费米面上的载流子沿某些方向以电子方式轨道运动，而沿其他方向则以空穴方式轨道运动。通过考虑紧束缚模型计算，进一步推广了费米面几何与霍尔符号反转发生之间的关系，表明此类费米面对应于实现该现象的更稳健方式，为定制先进电子器件应用的方向依赖特性提供了重要途径。