外尔轨道及三维量子霍尔效应研究进展

由于体边对应关系，拓扑半金属表面态呈现一种特殊的开放式费米弧结构。在磁场下，处于相对表面的费米弧可通过体态手性朗道能级耦合，形成穿越三维空间的外尔轨道，可在高维度材料中实现超越传统二维体系的量子霍尔效应。重点介绍外尔轨道和三维量子霍尔效应的物理机制、实验验证和潜在应用等方面的研究进展。根据理论预测的外尔轨道模型，在实验上通过变角度探测费米面维度、厚度调控回旋相位和双栅极构型验证表面态耦合等方式研究外尔轨道的输运特性。拓扑边界态与量子霍尔效应的结合在拓扑电子材料研究领域开辟了一个全新的前沿阵地，为量子霍尔效应在三维体系中的发展奠定了重要基础。