量子反常霍尔效应研究进展

量子反常霍尔效应是一种不需要外加磁场的量子霍尔效应.它不但为手征量子霍尔态的理解和应用提供了一个理想的研究平台,还可以用于构建多种新奇拓扑量子物态.本文回顾了近年来量子反常霍尔效应实验方面的研究进展,包括对磁性掺杂拓扑绝缘体中量子反常霍尔效应相关机理的深入研究、基于量子反常霍尔绝缘体的各种异质结构的制备及性质研究,以及可能具有更高工作温度的量子反常霍尔效应材料体系的探索等.这些研究进展对量子反常霍尔效应的未来发展方向和凝聚态物理的发展具有重要的启示作用.     

无碰撞磁场重联中的电子密度空穴和By的四极型分布

在无碰撞磁场重联中, 在分离线的区域的磁压远大于X点附近的磁压, 由此产生了沿着分离线流向X点的电子束流, 这些电子在X点被加速后, 又沿着靠近分离线内侧的磁力线流出重联区. 一般认为这样的电流体系产生了垂直于重联面的霍尔磁场的四极型分布, 而且分离线附近区域电子密度会降低. 通过二维粒子模拟方法研究了无引导场时的无碰撞磁场重联, 证实了这样的电流体系. 并且发现四极型磁场的峰值区较分离线(即电子密度的极小区)更加靠近电流片内侧, 同时Cluster卫星簇的观测资料也证实了这一现象.     

拓扑绝缘体与量子反常霍尔效应

量子霍尔效应是一种可以在宏观尺度出现的量子现象,由二维电子系统在强磁场下所具有的独特拓扑性质所引起.长期以来人们一直希望能够实现不需外磁场的量子霍尔效应,以便将其应用于低能耗电学器件.磁性拓扑绝缘体薄膜可能具有的量子化的反常霍尔效应即是一种可以在零磁场下出现的量子霍尔效应.本文介绍了拓扑绝缘体和量子反常霍尔效应的概念发展及量子反常霍尔效应如何在磁性掺杂拓扑绝缘体中实验实现,并探讨了量子反常霍尔效应在低能耗器件方面的应用前景.     

永不停息的“霍尔接力赛”

<正>如果把人类的一切活动比作一场体育盛会,那人类的科研活动就是这场体育盛会中的"接力赛"。与体育赛事中具有普通意义的"接力赛"不同的是,人类科学研究活动这场"接力赛"只有起点,没有终点,"接力赛"中的"运动健儿"也将永不停息,"运动精神"代代相传。同样,"霍尔接力赛"也将永不停息。霍尔不信奉权威麦克斯韦关于电磁现象的论断,经过艰苦的探索和实验,提出了著名的"霍尔效应"。接着,整数量子霍尔效应被发现了,分数量子霍尔效应也被发现     

锐·聚焦

<正>霍尔效应就像一个富矿,一代又一代科学家为之着迷,为之献身,他们的成就也多次获得诺贝尔物理奖。量子反常霍尔效应之所以如此重要,是因为这些效应可能在未来电子器件中发挥特殊作用,无需高强磁场,就可以制备低能耗的高速电子器件,这意味着计算机未来可能发生革命性的更新换代……     

电塑性效应与金属材料加工

苏联科学院理化研究所于1962年发现电流能直接产生力,作用于材料,并使材料易于变形。这种现象被称为电塑性效应。这种效应的实质是,当电流通过金属时,金属内部产生了电子流,提高了金属塑性,从而降低了金属的变形阻力。利用这种现象可以不需要对材料专门加热,就可以进行加工。     

交流磁场作用下弥散硬化埃林瓦合金中的负△E效应

一、前言 铁磁性金属和合金的杨氏模量E由于试样被磁化而产生变化,这种现象称为△E效应.在弱磁场范围,试样因磁化其E值减小或△E/E为负称为负△E效应.文献[1,2]研究了纯金属Ni在直流和交流磁场作用下的负△E效应,文献[3]研究了直流磁场作用下弥散硬化     

电磁污染

正当人们在充分享受电磁科技迅猛发展所带来的无限便利时,电磁污染这个无形杀手也不期而至, 它虽然看不见、摸不着、嗅不到,但却不断地对人类的健康、生产和生活产生着巨大的影响。电荷的周围存在着电场,运动的电荷会形成磁场,而变化的磁场又会形成电场,电场和磁场的交互变化产生电磁波。电磁波在空中传播时就会形成电磁辐射。超过人体承受或仪器设备允许的电磁辐射被称为电磁污染,又被称为频谱污染或电噪音污染。     

2007年度诺贝尔物理学奖评介 巨磁电阻效应的发现和应用

人们一般把磁性金属和合金的电阻随磁场大小而改变的现象称为磁电阻效应.磁电阻效应的大小通常用[ρ(H)-ρ(O)]/ρ(O)×100%来衡量,其中ρ(H)和ρ(O)分别是有磁场和无磁场时的电阻值.磁电阻效应,早在1857年就被英国的开尔文(L.Kelvin)发现了.不过,这种改变的幅度并不大,通常只在1%到2%之间.     

1985年诺贝尔奖金获得者简介

物理奖该项奖金授予西德慕尼黑普朗克研究所的固体物理学家克里钦(Klaus von Klitzing),以表彰他在“量子霍尔效应”研究中所取得的巨大成就。克里钦的成就将普朗克的量子论工作带入“微片”的年代。早在5年前他在符茨堡大学时就开始了二维电子气体的研究工作。产生二维电子气体要求一种金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。他特别对测量MOSFET中二维电子层的霍尔效应感兴趣。他发现,霍尔电阻只能取少量的值,每一值与电阻的表观基本值有关。他还意外地发现,电阻值完全与随实验条件而变化的量值无关。霍尔电阻     

量子反常霍尔效应:打开诺贝尔奖富矿的钥匙

<正>中世纪的欧洲,大科学家伽利略在比萨斜塔成功地完成了自由落体实验,从而否定了古代大学者亚里士多德关于物体降落的速率和该物的重量成正比关系的理论,由此扬名于世。19世纪的美国物理学家霍尔,同样怀疑和推翻了英国物理学家、电磁学权威麦克斯韦关于某一电磁现象的论断,经过艰苦的探索和实验,"霍尔效应"问世了。新闻界将霍尔的成功誉为"过去50年中电学领域最重要的发现"。霍尔大学毕业后在美国北部的缅因当了两年中学教员,于1877年考入霍普金斯的研究生院,师从罗兰     

领跑在“量子高速路”上的中国战车

<正>我国科学家首次在实验中发现量子反常霍尔效应,引起国际物理学界巨大反响,人们在赞叹我国科学家为之付出的艰辛努力的同时,不免对实现量子反常霍尔效应起到关键作用的拓扑绝缘体产生了浓厚兴趣,那么拓扑绝缘体究竟是什么东西,它为何有如此神通广大的能耐?寻找"马约拉纳费米子"     

有机半导体器件中的磁场效应研究进展

有机半导体器件中的磁场效应, 是指在不包含任何磁性功能层的有机半导体器件中, 其电流或发光在外加磁场作用下发生改变的现象. 由于有机半导体器件中的磁场效应具有高的灵敏度, 且其绝对值即使在室温下也较大, 因此有机半导体中的磁场效应具有重要的科学意义和实用价值, 从而引起了科研人员的广泛兴趣, 并取得了较大的研究进展. 本文较详细地介绍了该领域的研究历史、现状和已经取得的主要研究结果, 重点综述了产生该奇特磁场效应可能的物理机制, 并对其未来的发展方向进行了展望.     

Fe/Mo多层膜巨磁电阻及层间耦合振荡

近年来研究发现,由磁性材料和非磁性材料交替沉积而构成的金属多层膜和三层(Sandwich)结构系统中,非磁性层厚度发生变化时,相邻磁性层之间出现铁磁性耦合和反铁磁性耦合的交替变换,这种现象称为层间耦合的振荡.零场时若多层膜的相邻磁层呈反铁磁耦合,在外磁场作用下将导致多层膜电阻的大幅度下降,即产生巨磁电阻(Giantmagnetoresistance)效应.巨磁电阻效应最初在Fe/Cr多层膜系统中发现,随之在Fe/Cu,     

弥散硬化埃林瓦合金中的负ΔG和负ΔE效应

铁磁性金属和合金的杨氏模量E由于试样被磁化而产生变化,这种现象称为ΔE效应。自本世纪30年代以来做了大量的工作,归纳出有三种类型的ΔE/E—H(磁场)曲线。在弱磁场范围,Fe,Ni等由于磁化E增加或ΔE/E为正。而Ni-Cu,Fe-Ni,Fe-Co等由于磁化E减小或ΔE/E为负,这称为负ΔE效应。与此类似,在扭振动下由于磁化剪切模量G减小或ΔG/G     

FeCrSiB纳米晶薄膜中的纵向和垂直巨磁电感效应

材料的交流阻抗随外加直流磁场的改变而变化的特性称磁阻抗效应.1992年日本名古屋大学毛利佳年雄教授等人最先报道了这一现象.最初对这一效应研究得最多的是具有零或负磁致伸缩系数的钴基非晶态软磁合金细丝,特别是长度只有几毫米的小尺寸细丝.当丝通以高频电流时,丝两端感生的电压振幅随沿丝长方向所加外磁场强度的改变而变化,这种变化无磁滞效应,是快响应、高灵敏度的.对这种特别大的磁阻抗效应人们称之为巨磁阻抗效应.在趋肤效应可以忽略的低频情况下,阻抗中的电阻分量受外磁场影响很小,交流电压的磁场关系主要来自细丝的电感分量,因而这时称巨磁电感效应.由于巨磁阻抗效应在交流磁传感器件中有着广阔的应用前景,因而它一出现就受到了人们的重视,目前所研究的材料品种已扩大到非晶薄带和薄膜中,而纳米晶合金薄膜中的巨磁阻抗效应至今还未见报道.     

k_■=0的电磁不稳定性的激发

在文献[1]中A. B. Mikhailovskii指出,冷束流不可能导致k_■=0的电磁不稳定性的出现,其中k_■为波矢量k沿垂直于磁场方向的分量。本文的结果表明,冷束流可以比较容易地导致圆偏振电磁扰动不稳定性的出现,并且在一定的条件下也可以使线偏振电磁扰动成为     

触及诺贝尔奖

<正>在令人着迷且肉眼看不到的量子世界,粒子有自己独特的一套"生活方式",它们的行为难以用经典力学去解释,量子力学应运而生。从20世纪80年代开始,有关量子霍尔效应的研究已先后两次斩获诺贝尔奖,可这一家族中的"量子反常霍尔效应"却一直与全世界物理学家捉着迷藏,不肯露出庐山真面目。今年3月,这一世界性的难题终于在我国科学家的手中攻克,证实了人们期待已久的"量子反常霍尔效应"的存在。这是量子霍尔家族的最后一位成员,它和此前发现的量子霍尔效应、量子自旋霍尔效应组成了量子霍     

自然信息

超导体隧道效应的声子谱利用慕尼黑工业大学迪切(W.Dietsche)教授设计的新技术,将有可能对通过物质的声波进行全部谱分析。它将填补固体中声波(频率高于100GHz)探测的空白,并将受到研究氦-固体界面和无序材料的物理学家的热烈欢迎。迪切用两种超导体(例如铝和铅-铋)形成结,并施加外电压V_0,使结产生偏压。在每一个超导体中存在一个小的能隙,它使正常电子与配成对的电子(称为库柏对)分开,从而赋予材料以零电阻。如果铝(能隙为△_1)与铅-铋(能隙为△_2)形成结(见图),则发生如下现象:当某些条件满足时,能产生由于电子对破裂而形成的电子的量子力学隧道效应。     

CT-6托卡马克铁芯变压器的感应磁场

前言在有铁芯的托卡马克装置中,铁芯对等离子体电流存在一个吸引力。这是由于等离子体电流磁化铁芯变压器,后者在等离子体区产生附加的感应磁场的结果。感应磁场和等离子体电流成正比,其数值和等离子体电流的角向磁场可比,其形态对等离子体环的位移稳定性是