铜氧化物赝能隙相中声子呈现手性

铜氧化物赝能隙相的本质仍是一大谜团。其新特征之一是在掺杂 $p$ 低于赝能隙临界掺杂 $p^*$ 时出现的巨大负热霍尔电导率 $\kappa_{\rm xy}$，但其起源尚不明了。由于这一巨大 $\kappa_{\rm xy}$ 甚至在未掺杂的莫特绝缘体 La$_2$CuO$_4$ 中也被观测到，它不可能来自载流子，因为在 $p = 0$ 时这些载流子已被局域化。此处我们表明，La$_2$CuO$_4$ 的热霍尔电导率大致各向同性，平行于和垂直于 CuO$_2$ 平面的热输运几乎相同，即 $\kappa_{\rm zy}(T) \approx \kappa_{\rm xy} (T)$。这表明霍尔响应必来自声子，因为声子是唯一能够同样易于在平面法向和平行方向运动的传热载流子。在 $p > p^*$ 时，于 La$_{\rm 1.6-x}$Nd$_{\rm 0.4}$Sr$_x$CuO$_4$ 和 La$_{\rm 1.8-x}$Eu$_{\rm 0.2}$Sr$_x$CuO$_4$（$p = 0.24$）中，我们未观测到 c 轴霍尔信号，即 $\kappa_{\rm zy}(T) = 0$，表明在赝能隙相之外声子具有零霍尔响应。声子霍尔响应在 $p^* = 0.23$ 下方即刻出现，这由我们在 $p = 0.21$ 的 La$_{1.6-x}$Nd$_{\rm 0.4}$Sr$_x$CuO$_4$ 中发现的大 $\kappa_{\rm zy}(T)$ 信号所证实。声子在铜氧化物中呈现手性的微观机制仍有待确认。该机制必为内禀的——源于声子与其电子环境的耦合——而非外禀的，来自结构缺陷或杂质，因为这些在 $p^*$ 两侧是相同的。这一内禀声子霍尔效应为量子材料提供了新窗口，并可能解释在其他拓扑非平庸绝缘体中观测到的热霍尔信号。