摘要
非线性霍尔效应是继霍尔效应和反常霍尔效应之后,人们对霍尔效应理论的进一步认识.非线性二阶霍尔效应体现为I-V曲线的平方关系,不需要外磁场和材料的本征磁矩的存在,但是受到空间反演对称破缺的限制.因此,在时间反演对称系统中,在线性霍尔效应被禁止的情况下,非线性二阶霍尔效应可以起到主导作用.非线性霍尔效应的发现不仅在物理上对材料输运性能有了新的认识,而且为红外和太赫兹等信息技术提供了新的研究思路和理论依据.从电子能带结构和波函数贝利曲率的角度出发,对非线性霍尔效应的理论发展、材料认识和实验测量进行详细的论述.
After one hundred years of the discovery of the ordinary Hall effect and anomalous Hall effect,the understanding of Hall effect theory was recently refreshed by the nonlinear Hall effect theory.In second-order nonlinear approximation,the I-V curve presents a quadratic relation in the absence of external magnetic fields and intrinsic magnetization.From symmetry point of view,the nonlinear Hall effect can only exist in non-centrosymmetric metallic systems.Hence,in time reversal materials or devices without linear Hall or anomalous Hall effect,the nonlinear Hall effect will present as the leading term and dominate the transversal electrical response.In addition to the new understanding of physics,the nonlinear Hall effect also provides a new platform for the infrared and Tera Hertz technologies.In this paper,we will review the fundamental concept of the nonlinear Hall effect,materials realization,and their potential applications.
作者
孙岩
SUN Yan(Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,Liaoning)
出处
《四川师范大学学报（自然科学版）》
CAS
2025年第1期28-40,F0002,共14页
Journal of Sichuan Normal University（Natural Science）
基金
国家自然科学基金(52271016)
中国科学院超算中心“东方之星”青年科学家创新基金(DFZX202319)
辽宁省兴辽英才计划(XLYC2203080)。
关键词
贝利曲率极化
非线性霍尔效应
太赫兹探测
Berry curvature dipole
nonlinear Hall effect
Tera Hertz detection
作者简介
孙岩(1982—),男,中科院金属所研究员,博士生导师。从事拓扑材料和磁性材料的理论计算研究,并与实验保持密切联系,主要研究内容是结合对称分析和电子能带结构对材料量子响应的理论计算和数据库建设,包括各种霍尔效应、磁阻效应、热电效应、非线性光电效应和非线性霍尔效应等。在《Nature》《Science》《Nature Physics》《Nature Materials》《Physical Review Letters》《Physical Review B》等发表学术论文100余篇,被引超过10000次,入选2021-2023年物理学领域科瑞维安高被引学者。主持国家海外高层次青年人才基金、自然科学基金面上项目和中国科学院超算中心“东方之星”青年科学家创新基金等项目。本期发表特约文章——《非线性二阶霍尔效应及其在太赫兹技术中的应用》。E-mail:sunyan@imr.ac.cn。
