范德华力材料中的量子自旋哈姆态

量子自旋哈姆（QSH）效应最初于2004年由Kane和Mele在石墨中预测，随后成为探索自旋轨道耦合、拓扑性质及电子相互作用的原型平台。该效应最初在表现出特征性QSH信号的量子阱中实现，随后随着范德华（vdW）材料的发现而扩展。本综述聚焦于vdW系统，这些系统具有独特优势：其暴露表面使表面敏感的光谱和显微工具能够全面检测QSH态；机械堆叠其他vdW层可实现对称性工程和近距离效应；莫尔工程引入层态磁相和强相关效应。我们重点介绍两种单层材料族，分别由WTe2和TaIrTe4代表的1T'\textsuperscript{-MX$_2$}和MM'X$_4$。这些材料表现出与或紧邻其他量子相（如激子绝缘体、电荷密度波和超导性）相互交织或紧邻的QSH相。其低晶体对称性和拓扑性质使其表现出丰富的量子几何响应，从非线性霍尔效应到圆形光电galvanic效应。我们还讨论了莫尔体系，这些体系将拓扑性与平坦带物理相结合，增强相关性，引发对称性破坏和从QSH态向量子异常哈姆（QAH）态的转变。令人惊讶的是，最近在莫尔体系中观察到分数量化的QAH和QSH态，显著推进了凝聚态物理学的发展。最后，我们探讨了QSH及其衍生材料的新兴应用，例如利用非线性霍尔效应进行微波能量收集的量子整流，以及利用分数量化异常态进行拓扑量子计算。