Research progress

科研进展

2026/04/30

肖聪课题组揭示非互易磁输运的基本效应 — 洛伦兹斜散射(LSK)

固体中的非互易输运(nonreciprocal transport)表示电流取相反方向时电阻不同,是整流和二极管等重要物理应用的基础。与传统半导体p-n结体系不同,在中心反演对称性破缺的均匀非磁性材料中施加磁场,便有可能产生非互易输运。这种非互易性源于电场二阶的非线性输运过程,是凝聚态输运领域近年来研究的重点之一。由于非线性效应通常不强,且传统非互易磁输运理论中磁场与电子以量子效应(Zeeman效应)耦合,不可能产生大的输运非互易性,大部分实验中获得的磁输运非互易性都很弱。这极大制约了非互易磁输运研究方向的发展。因此,近年来该方向最主要的研究动机之一即是寻找强非互易性的机制和材料。然而,由于多场耦合的复杂性,近年来该方向具有普遍性的理论进展不多,没有理论研究讨论什么样的输运机制可以给出原理上最强的磁输运非互易性。 如果我们将这一现状与无外磁场的非线性非互易输运研究进行比较,就可以看出该方向的理论缺失有多大。在无外磁场的情形,理论和实验研究都表明,斜散射(skew scattering)机制在高迁移率样品中可以给出非常强的输运非互易性,且在高迁移率极限可以给出最强的非互易性。这一基本框

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2026/04/20

肖聪课题组与合作者揭示非线性谷电子学的基本效应

谷电子学旨在利用能带结构中的谷自由度开展新型物理与器件研究,其核心现象之一是谷霍尔效应。在线性响应框架下,谷霍尔效应与其逆过程满足Onsager倒易关系,具有相同的物理起源。谷霍尔效应与逆谷霍尔效应的结合可以传递非局域的电荷输运,给出测量谷霍尔效应的一种关键实验方法。另一方面,近年来非线性输运效应引发了广泛关注,而在非线性输运框架里,谷霍尔效应的逆效应尚未得到研究,其物理本质尚不清楚。由非线性谷霍尔效应及非线性逆谷霍尔效应传递的非局域电输运会展现那些规律呢?这些规律和线性谷霍尔效应传递的非局域电输运的范式是否有基本的不同之处?这些都是谷电子学和非局域输运中有待回答的基本物理问题。 为了回答这些问题,复旦大学理论物理与信息科学交叉中心肖聪青年研究员与香港理工大学杨声远教授及澳门大学赖屾助理教授领衔的研究团队在理论上首次建立了由非线性谷响应引起非局域输运的物理图像。这项研究明确指出,在非线性区间,谷霍尔效应与其逆效应之间的倒易关系被打破。非线性逆过程必然具有截然不同的对称性与物理起源。这一发现澄清了此前相关理论工作中的物理图像误解。具体而言,之前被广泛研究的谷响应机制,包括线性谷霍尔效应及

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2026/03/03

肖聪课题组与合作者在《物理评论快报》发文阐释内禀非线性电流的定义

内禀响应是凝聚态物理中的重要概念,它完全由材料的能带结构决定,可用于探测材料中丰富的量子几何性质。在时间反演破缺的系统中存在内禀的非线性电流响应,但如何定义内禀响应存在争议。在线性反常霍尔效应中,文献里经常提到的内禀贡献的三种定义方法是等价的,分别为零频无散射、高频极限外推、考虑散射但取与散射无关部分。然而,复旦大学肖聪青年研究员与香港理工大学杨声远教授和中国科学技术大学牛谦教授的合作研究团队发现,这三种定义方法在推广到非线性输运时会得出截然不同的结果,采用不同的定义会可能导致对实验结果不同的解释。为了澄清这一理论问题,研究团队对这三种定义进行了系统性的考察和比较。 研究团队发现,造成不同定义结果差异的根源在于“内禀反常分布” (Intrinsic Anomalous Distribution, IAD)。它起源于在散射过程中外场对波包能量的二阶修正。虽然其数值完全独立于散射强度,但其建立过程离不开散射带来的局部弛豫过程。细致的分析表明,只有考虑散射并提取其中散射无关部分的定义(即上述第三种定义),才能正确捕捉IAD。团队进一步指出只有考虑IAD的贡献,才能保证得到的结果与爱因斯坦关系

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