少层WTe$_2$中的铁电非线性反常Hall效应
材料科学
2020-02-04 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
在破缺时间反演对称性下，例如存在外磁场或内禀磁化时，材料中可建立垂直于纵向电流和外加磁场的横向电压，即经典Hall效应。然而，这一对称性约束在非线性 regime 下可放宽，从而在时间反演不变材料中实现非线性反常Hall电流——这是一个未被充分探索、超越经典线性Hall效应的崭新领域。本文利用群论和第一性原理理论，展示了时间反演不变的少层WTe中显著的铁电非线性反常Hall效应：在铁电转变下，奇数层WTe的非线性反常Hall电流发生反转，而偶数层WTe则保持不变。这种铁电非线性反常Hall效应的奇偶振荡源于偶数层和奇数层WTe中因不同铁电变换导致的Berry曲率偶极反转和位移偶极反转的有无。我们的工作不仅将Berry曲率偶极与位移偶极同等处理，以解释非线性反常Hall效应的带内与带间贡献，还将Berry曲率偶极和位移偶极确立为非中心对称材料的新序参量。因此，本发现表明铁电金属和Weyl半金属可能为非线性量子电子学的发展提供前所未有的机遇。
引用
@article{arxiv.1909.03610,
title = {Ferroelectric nonlinear anomalous Hall effect in few-layer WTe$_2$},
author = {Hua Wang and Xiaofeng Qian},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.03610},
year = {2020}
}
备注
19 pages, 5 figures