磁输运的量子几何图谱
介观与纳米尺度物理
2026-04-17 v2
摘要
我们提出了一种针对磁非线性霍尔效应(MNHE)、平面霍尔效应(PHE)和常霍尔效应(OHE)的量子几何图谱。这些磁输运现象源于电磁场中 Bloch 电子的双线性电荷电流,同时包含自旋 Zeeman 耦合以及与外加磁场相关的轨道最小耦合。以 Onsager 互易性为基准,我们证明了自旋诱导和轨道诱导的 MNHE 分别由时间反演不变的 Zeeman 量子度规偶极子和常规量子度规四极子主导;自旋诱导和轨道诱导的 PHE 分别由时间反演奇变的 Zeeman Berry 曲率偶极子和常规 Berry 曲率四极子主导。我们进一步表明,与传统认知相反,OHE 包含一个与量子度规四极子相关的带间贡献。在此图谱的指引下,我们研究了拓扑绝缘体表面 Dirac 锥中此前未被探索的自旋诱导 PHE,并在其中发现了一种阶梯状的 PHE。我们的工作为理解磁输运实验提供了一个统一的量子几何框架。
引用
@article{arxiv.2510.02661,
title = {Quantum geometric map of magnetotransport},
author = {Longjun Xiang and Jinxiong Jia and Fuming Xu and Jian Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.02661},
year = {2026}
}
备注
Compared to the old version, this updated version has undergone significant changes to more clearly state the key results. In addition, the Onsager reciprocal relation on EB current response is added