Dirac 绝缘体中的量子非线性声学哈尔效应与逆声学法拉第效应

我们提出了一种实现量子非线性哈尔效应和逆法拉第效应的方法，通过时 Reversible 但破坏偶极性的 Dirac 绝缘体中的声波。我们关注声学频率远低于 Dirac 带隙的情况，以此抑制带间跃迁，使这些效应完全源于本征的谷相对立带拓扑结构。相应的声电导率和磁声 susceptibility 均与量化谷 Chern 数成正比，且独立于准粒子寿命。线性和非线性分量的纵向和横向拓扑电流可通过调整表面声波的偏振和传播方向进行调节。由于圆偏振声波产生的静磁化与声学频率以及应变诱导电荷密度成线性关系。我们的结果揭示了具备大带隙的 Dirac 材料（如 hBN 和过渡金属硫化物）具有量子化非线性拓扑声电响应，为其在室温声电器件的大规模应用铺平了道路。