量子霍尔态
当自旋-轨道耦合 （SOC） 时，非中心对称二维电子系统中可能会出现令人兴奋的现象1与 Coulomb 交互动态交互、带状拓扑4,5和外部调制力.在这里，我们报道了 SOC 与中心对称几层黑砷中的 Stark 效应之间的协同效应，其表现为粒子-空穴不对称的 Rashba 谷形成和受静电门控可逆控制的奇异量子霍尔态。
这些不寻常的发现植根于黑砷的皱褶方形晶格，其中重的 4p 轨道形成一个以布里渊带为中心的Γ谷，其中 pz对称性，与 p 的双重简并 D 谷共存x原点 X 点的时间反转不变动量附近。当垂直电场打破结构反转对称性时，强 Rashba SOC 被激活，以实现 px带，它产生由时间反转对称性配对的自旋谷风味的 D 谷，而 Γ 谷的 Rashba 分裂受 p±z对称。有趣的是，巨大的斯塔克效应显示了相同的 px-轨道选择性，共同移动 D Rashba 谷的价带最大值以超过 Γ Rashba 顶部。这种协调效应使我们能够实现二维空穴气体的门可调 Rashba 谷操纵，其特点是由于形成风味依赖性的朗道能级光谱，量子霍尔态中的非常规偶数到奇数转变。对于二维电子气体，Γ Rashba 谷的量子化的特征是能带拓扑结构中从微不足道的抛物线袋到螺旋狄拉克费米子的特殊密度依赖性跃迁。
协同 Rashba 和 Stark 效果
我们现在阐明了 SOC 和 Stark 效应之间的协同效应，具有相同的 px-轨道选择性，这是实现 BA 中自旋谷味 Rashba 分裂的可逆控制的关键. 在 30 T 以上的高磁场 中，几层 BP 的量子化以塞曼效应为主18，而 SOC 由于磷的原子量轻，可以忽略不计。砷比磷大一个周期，其 SOC 为 0.43 eV，当面外电场 （Ez）打破了结构反转对称性。
展望
BAs 2DHG 的 QHS 中的偶数到奇数跃迁证明了自旋谷风味电子结构的非常规量子霍尔效应6.V 形g2DEG 中驱动的奇异 QHS 也显示了 BA 在研究前所未有的门可调 Rashba 量化现象方面的巨大潜力。考虑到在我们的实验中 B 只有 15 T，我们期待在更高的磁场中看到更多引人入胜的 SOC 和 Rashba 相关物理场，例如量子谷霍尔效应和分数量子霍尔效应。
方法
Autumn
Equinox
