二维费米液体中的量子临界弹道输运
摘要
费米液体中的电子输运通常是欧姆性的,这是由于缺陷和声子引起的动量弛豫散射。在二维材料中这些过程可变得足够弱,根据电子-电子散射的强弱,产生弹道或流体力学输运。我们证明弹道区是分隔欧姆输运与流体力学输运的相边界上的一个量子临界点(QCP)。该 QCP 对应于一个动力学标度指数 的\emph{自由}共形场论(CFT)。其非平凡方面出现在具有剪切的装置几何中,其中该区具有内禀普适耗散、非局域电流-电压关系,并展现底层 CFT 的临界标度。费米面在所有角尺度上具有电子-空穴袋,且电流在所有空间尺度上具有\emph{涡旋}。我们高清晰度地成像了这些涨落,并动画展示当实验参数调谐至 QCP 时它们的涌现(评论中有影片链接)。这些涡旋清楚地表明仅泡利不相容即可产生集体效应,低频交流输运由涡旋动力学介导。该标度不变的空间结构远比相互作用主导的流体力学区丰富,后者仅在器件尺度上有一个单一涡旋。我们的发现为二维材料中如若干近期实验所见的无相互作用与相互作用主导的非欧姆输运提供了理论框架。
引用
@article{arxiv.1910.13737,
title = {Quantum Critical Ballistic Transport in Two-Dimensional Fermi Liquids},
author = {Mani Chandra and Gitansh Kataria and Deshdeep Sahdev},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.13737},
year = {2019}
}
备注
Movies: (1) Spatial fluctuations: https://vimeo.com/365020115 [1 min 19 secs] , (2) Regime transitions and Fermi surface fluctuations: https://vimeo.com/364982637 [1 min 49 secs], (3) Vortex dynamics and frequency crossover in the ballistic regime: https://vimeo.com/366725650 [1 min 48 secs] Main text: 6 pages + 4 figures Methods + supplementary: 4 pages + 6 figures