Berry 相位对二维费米子非线性响应的影响

我们发展了具有拓扑非平凡波函数（以 Berry 相位 $\Phi_n = n \pi, n = 1,2,...$ 刻画）的二维（2D）费米子对电场非线性响应的理论。特别地，我们发现由于在奇数 $n$ 下背散射受抑制，源于霍尔场倾斜朗道能级间弹性电子跃迁的霍尔场诱导电阻振荡在奇数 $n$ 下与偶数 $n$ 下有质的不同：其振幅随电场衰减，且极值相位偏移四分之一周期。该理论统一了石墨烯（$n = 1$）与石墨双层（$n = 2$）的情形与常规二维电子气（$n = 0$）的情形，并提出了探测拓扑二维系统中背散射的新方法。