手性 Weyl 单极子中 Magnus 非线性霍尔效应的观测
介观与纳米尺度物理
2026-05-01 v1
摘要
非线性霍尔效应 (NLHE) 将晶体对称性与量子几何联系起来，为超越线性输运的能带拓扑提供了探针。虽然大多数研究都集中在低对称性晶体中的 Berry 曲率偶极子，但直接探测高对称性手性晶格中 Berry 单极子的机制仍未被探索。在此，我们报告了在手性 Weyl 半金属 CoSi 中观测到的 NLHE，这是一个 Berry 曲率偶极子被对称性禁止的平台。通过采用聚焦离子束制造的交叉棒器件，我们在零磁场下检测到一个稳健的二次谐波霍尔电压，该电压具有 NLHE 的所有关键特征。理论分析将非线性霍尔电导率归因于自旋电子波包的斜散射，其手性由底层能带拓扑决定，这一过程让人联想到经典的 Magnus 效应。此外，NLHE 信号表现出温度依赖的符号反转，以及一个强烈的、随载流子迁移率增长而增强的线性场依赖调制，直接反映了费米能级附近的拓扑 Weyl 节点分布。这些发现将 CoSi 确立为一个由 Berry 单极子驱动的非线性输运平台，展示了一条绕过传统对称性约束、通往拓扑非线性霍尔响应的斜散射途径。
引用
@article{arxiv.2604.28091,
title = {Observation of the Magnus Nonlinear Hall effect from Chiral Weyl Monopoles},
author = {Heda Zhang and Nikolai Peshcherenko and Ning Mao and Nianlong Zou and Jiaqiang Yan and Claudia Felser and Yang Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.28091},
year = {2026}
}