将量子霍尔态首次引入到拓扑半金属

(记者黄鑫)复旦大学物理系教授修的研究小组在拓扑半金属砷化镉纳米片上探测到一种由表面态费米弧和体手性能级组成的新型电子回旋轨道——威尔轨道，并首次发现其在强场下的量子霍尔效应。这项工作是在中国科学院强磁场科学中心和美国国家强磁场实验室提供的强磁场条件下完成的。最近，相关研究成果在《自然通讯》上发表。

研究人员研究了耦合轨道面积与体费米波矢的相关性，并从另一个角度证明了外轨道的机制。本实验中的高质量砷化镉纳米晶与以前研究中的块体材料相比，具有极低的费米表面，能够突破态的量子极限，在强磁场下将表面电子态保持在较低的朗道能级。出乎意料的是，这个耦合轨道在实验中出现了量子霍尔效应。

传统上，量子霍尔效应只发生在二维系统中，而这里的外轨道在磁场方向上有一个物体运动，并且发生在第三维。对此，实验现象反过来表明，姿态过程通过手的表现水平也是一种非耗散的运输，而样本的尺寸限制效应导致了相应姿态的有限运输方式。根据量子霍尔电阻随磁场的演化，分析并获得了电子态的一些关键参数，如简并度和费米弧长，对进一步的研究起到了很好的推动作用。

《中国科学日报》(2017-11-08第4版综合)