王晉嵐

[本刊訊]復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系修發(fā)賢課題組在拓?fù)浒虢饘偕榛k納米片中觀測到了由外爾軌道形成的新型三維量子霍爾效應(yīng)的直接證據(jù)。2018年12月17日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于Nature。

量子霍爾效應(yīng)是凝聚態(tài)物理領(lǐng)域最重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一。長期以來，人們對量子霍爾效應(yīng)的研究仍停留于二維體系，從未涉足三維領(lǐng)域。修發(fā)賢課題組首先實現(xiàn)重大突破，邁出了量子霍爾效應(yīng)從二維到三維的關(guān)鍵一步。

之前，修發(fā)賢及合作團隊在高質(zhì)量三維砷化鎘納米片中首次觀測到了量子霍爾效應(yīng)，相關(guān)研究成果于2017年11月2日發(fā)表在NatureCommunications上。但基于當(dāng)時的實驗結(jié)果，實際的電子運動機制并不明確。研究團隊提出猜想：一種可能的方式是從上表面到下表面的體態(tài)穿越;另一種可能是電子在上下兩個表面，即在兩個二維體系中，分別獨立形成量子霍爾效應(yīng)。

經(jīng)過不斷思考、探索，研究團隊創(chuàng)新性地利用楔形樣品實現(xiàn)了可控的厚度變化。實驗發(fā)現(xiàn)，電子的運動軌道能量直接受到樣品厚度的影響，表明隨著樣品厚度的變化，電子的運動時間也在變。電子在做與樣品厚度相關(guān)的縱向運動，其隧穿行為得到了證實。