本报北京3月16日讯 记者佘惠敏从中国科学院获悉:由中国科学院物理研究所和清华大学物理系的科研人员组成的联合攻关团队,经过数年不懈探索和艰苦攻关,最近成功实现了“量子反常霍尔效应”,实验结果于2013年3月14日在《科学》上在线发表。这是国际上该领域的一项重要科学突破。该物理效应从理论研究到实验观测的全过程,都由我国科学家独立完成。
量子霍尔效应是整个凝聚态物理领域最重要、最基本的量子效应之一。1980年,德国科学家冯·克利青发现了“整数量子霍尔效应”,1982年,美籍华裔物理学家崔琦、美国物理学家施特默等发现“分数量子霍尔效应”。在量子霍尔效应家族里,至此仍未被发现的效应是“量子反常霍尔效应”——不需要外加磁场的量子霍尔效应。
2010年,中国科学家从理论与材料设计上取得了突破,他们的计算表明,磁性拓扑绝缘体多层膜在一定的厚度和磁交换强度下,即处在“量子反常霍尔效应”态。最近,中科院物理所和清华大学物理系科研团队合作攻关,利用分子束外延方法,生长出了高质量的Cr掺杂(Bi,Sb)2Te3拓扑绝缘体磁性薄膜,并在极低温输运测量装置上成功地观测到了“量子反常霍尔效应”。