磁场诱导的面内霍尔效应是近年来凝聚态输运领域的重要问题之一。与传统霍尔效应不同，面内霍尔效应由施加在输运平面内的磁场诱导产生。尽管面内霍尔效应在非磁材料中存在，但此前主要在磁性材料中被观测到，而磁有序与外磁场之间复杂的相互作用往往增加了物理机制分析的难度。另一方面，在具有三重旋转对称性的体系可以产生一种特殊的三次磁场依赖面内霍尔效应（magneto-cubic in-plane Hall effect），但该效应在非磁材料中仍缺乏实验验证。

针对这一问题，天津工业大学、香港理工大学、中国科学院物理研究所、波兰科学院和复旦大学的联合研究团队选取非磁性half-Heusler合金LuAuSn开展系统研究，首次在三维非磁材料中观测到了三次磁场依赖面内霍尔效应。实验结果表明，该体系呈现出2π/3周期角度依赖关系，与磁场大小呈三次方关系。并且，其面内霍尔电导在低温下高达687 Ω^(-1) cm^(-1)，显著超过此前已报道的非磁及磁性材料体系。面内霍尔电导在室温附近仍保持可观信号，展现出优异的应用潜力。结合第一性原理计算和标度分析，研究团队进一步揭示该效应主要来源于杂质和声子散射引起的外在机制，包括side jump和skew scattering贡献，而Berry曲率的内禀机制贡献较小。该工作为理解磁场诱导的非线性霍尔输运现象提供了新的实验依据，也首次观测到了面内霍尔效应的外禀机制贡献。

该研究成果以“Giant magneto-cubic in-plane Hall effect in a nonmagnetic material”为题，发表于国际顶级期刊Nature Communications (Nat Commun 17, 4276 (2026))。天津工业大学陈杰教授为第一作者，香港理工大学曹晋博士为共同一作；中国科学院物理研究所刘永昌特聘研究员、复旦大学肖聪助理教授和天津工业大学王文洪教授为共同通讯作者。

图1. 面内霍尔效应与LuAuSn晶体结构。a和b分别为面外和面内霍尔效应测量的示意图。c和d分别为一重和三重对称系统中面内霍尔效应的角度依赖关系。e和f分别为一重和三重对称系统中面内霍尔效应磁场依赖关系示意图。g LuAuSn晶体结构。h (111) 面的俯视图。i和j 展示了(111) 面的面内霍尔效应符号变化。

图2. LuAuSn合金中面内霍尔电导率。a 和 b 分别为3 T场下角度依赖的纵向电导率和面内霍尔电导率。c 在2 K、3 T 时面内霍尔角。d 面内霍尔电导率和面内霍尔角随温度的变化（插图）。e 2 K下面内霍尔电导率随磁场的变化。f 与已经报道的系统中面内霍尔电导率的对比。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-70726-3