基于第一性原理电子相互作用与带拓扑性的拓扑材料磁输运与非线性霍尔效应
材料科学
2026-03-25 v1
摘要
Berry 曲率引起的拓扑效应在量子材料中导致引人入胜的传输特征。其中两种现象分别是手性奇点和非线性霍尔效应 (NLHE)。对这些传输 regime 的统一描述需要对带拓扑和电子散射进行定量处理。本文通过求解包含电子-声子相互作用和从第一性原理计算得到的 Berry 曲率的玻尔兹曼输运方程 (BTE)，实现了对拓扑半金属和非中心称称材料 NLHE 的准确预测。我们将该方法应用于原型 Weyl 半金属 TaAs，以及应变单层 WSe、双层 WTe 和 bulk BaMnSb 中的 NLHE。 TaAs 中我们发现对磁导电导的手性贡献为正值，并随磁场增大，符合实验结果。我们指出电子-声子相互作用可显著改变 Berry 曲率偶极矩及其随温度和费米能级的依赖，凸显带拓扑与电子相互作用在非线性传输中的相互作用。BaMnSb 计算得到的非线性霍尔响应与实验结果一致。通过将 Berry 曲率纳入第一性原理输运计算，我们的工作推动了对量子材料中广泛线性和非线性传输现象的定量分析。
引用
@article{arxiv.2510.07585,
title = {Magnetotransport in Topological Materials and Nonlinear Hall Effect via First-Principles Electronic Interactions and Band Topology},
author = {Dhruv C. Desai and Lauren A. Tan and Jin-Jian Zhou and Shiyu Peng and Jinsoo Park and Marco Bernardi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.07585},
year = {2026}
}
备注
8 pages, 3 figures