报告摘要

量子霍尔效应通常发生在二维系统。在三维中实现量子霍尔效应一直是一个长期挑战。我们在拓扑半金属中预言了三维量子霍尔效应的一种新机制 [1-2]。拓扑半金属的拓扑表面态是半个二维电子气，被称为费米弧。上下表面的费米弧可以形成一个二维电子气，支持三维量子霍尔效应，并在拓扑狄拉克半金属Cd3As2中被观察到 [例如，Faxian Xiu et al., Nature 565, 331 (2019)]。这个三维量子霍尔效应给出了高阶拓扑物质中(d-2)维边界态的一个例子[3]。 另一方面，三维量子霍尔效应的电荷密度波机制最近在ZrTe5中被观察到[Liyuan Zhang et. al.，Nature 569, 537 (2019)]。我们为三维量子霍尔效应的电荷密度波机制和共存的金属绝缘体转变发展了理论[4-5]，可以描述实验中的主要特征。更重要的是，这是一个罕见的案例，其中同一个磁场可以在一个维度上诱导序参数相变，但在其它两个维度上诱导拓扑相变。此外，我们还讨论了相关的高维拓扑绝缘体在电子相互作用下的稳定性 [6]。

参考文献：

[1] C. M. Wang et al., PRL 119, 136806 (2017).

[2] Hai-Zhou Lu, National Science Review 6, 208 (2019).

[3] Rui Chen et al., PRL 127, 066801 (2021).

[4] Fang Qin et al., PRL 125, 206601 (2020).

[5] Peng-Lu Zhao et al., PRL 127, 046602 (2021);

[6] Peng-Lu Zhao et al., PRL 127, 176601 (2021); PRL 130, 219702 (2023).

报告人简介

卢海舟，2002年于兰州大学获得物理学学士学位，2007年于清华大学高等研究院获得物理学博士学位。2007年开始在香港大学做博士后研究，2012年转为研究助理教授，2015年加入南方科技大学，现在为讲席教授。主要从事凝聚态物理的研究，研究兴趣是拓扑物质等新物态中的电子输运等物性，已发表了100余篇论文。入选基金委杰出青年基金，教育部高层次人才，国家一流本科课程负责人，深圳自然科学一等奖，全球华人物理和天文学会亚洲成就奖，腾讯科学探索奖等。