拓扑 nodal-line 半金属中的量子化霍尔电流
介观与纳米尺度物理
2023-04-21 v1 材料科学
摘要
光电流作为材料对光的可测量响应之一，已被证明对传感和能量收集至关重要。具有无隙能带色散及丰富拓扑表面与体态的拓扑半金属表现出奇异的光电流响应，例如在 Weyl 半金属中观测到的新型量子化圆光电效应。此处我们发现，对于具有 nodal ring 体态和鼓面表面态（DSS）的拓扑 nodal-line 半金属（NLSM），电磁（EM）波可通过量子霍尔效应产生显著光电流。该霍尔电流由朗道能级（LLs）间的电子转移实现，并由 EM 波的电場和磁场分量共同触发。此霍尔电流物理上关联于由量子化 DSS 导致的第零 LLs 异常大的量子霍尔电导。由于与磁场诱导原胞膨胀相关的独特能带折叠效应，这些 LLs 被发现高度简并。此外，我们观察到仅由面内线偏振 EM 波诱导的霍尔电流成为量子化实体，从而允许对拓扑 NLSM 中 DSS 密度进行可能的直接测量。该工作为面向工业和空间应用设计高磁场灵敏度探测设备铺平道路，例如开发电子设备中电流浪涌致过热的自检测，以及用于引导自导航无人机或飞行器的精确地球磁场异常图。
引用
@article{arxiv.2304.10463,
title = {Quantized Hall current in topological nodal-line semimetal},
author = {Po-Hsin Shih and Thi-Nga Do and Godfrey Gumbs and Danhong Huang and Hsin Lin and Tay-Rong Chang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.10463},
year = {2023}
}