具有时间反演对称性的四端器件的量子三阶非线性霍尔效应
介观与纳米尺度物理
2022-07-26 v1
摘要
由贝里联络极化率张量诱导的三阶非线性霍尔效应已在 Weyl 半金属 T_d-MoTe_2 与 T_d-TaIrTe_4 中被观测到。实验在块体样品上进行，并用半经典玻尔兹曼方法解释结果。超越块体极限，我们发展了一种量子非线性输运理论，以研究量子体系中具有时间反演对称性的四端装置的三阶霍尔响应。该量子非线性理论在单层 MoTe_2 模型系统上得到验证，且角分辨霍尔电流的数值结果与实验定性一致。更重要的是，揭示了与体系对称性无关的三阶霍尔效应的量子特征。第一个量子特征是三阶霍尔电流的量子增强，表现为尖锐电流峰，其幅度比一阶霍尔电流大三个数量级。此种量子增强源于相干输运中的量子干涉，并易被退相干效应破坏。第二个量子特征是弱无序下无序诱导的三阶霍尔电流增强。我们的发现揭示了三阶霍尔效应的量子特性，并提出了在纳米尺度体系中增强该效应的可行途径。本工作发展的量子三阶理论为描述多端器件中的非线性相干输运性质提供了通用形式体系，与体系对称性无关。
引用
@article{arxiv.2207.11394,
title = {Quantum third-order nonlinear Hall effect of a four-terminal device with time-reversal symmetry},
author = {Miaomiao Wei and Longjun Xiang and Luyang Wang and Fuming Xu and Jian Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.11394},
year = {2022}
}