近日,我院周斌教授团队在光场诱导的非线性输运研究中取得重要进展。相关研究成果以题为“Nonlinear Hall effect induced by two-frequency drives”的论文发表在国际凝聚态物理主流期刊《Physical Review B》,并被评为“编辑推荐”(Editor's Suggestion)文章。湖北大学为第一单位,学院博士研究生朱炅熠为第一作者,周斌教授和特任研究员陈锐为共同通讯作者。
近年来,利用周期性外场(如Floquet工程)调控量子材料的拓扑物态及电子输运特性受到了广泛关注。在二维狄拉克系统中,打破空间反演对称性是激发非线性霍尔效应的前提。传统的理论与实验研究多聚焦于静态的倾斜狄拉克系统,在这些系统中,表征非线性霍尔效应的贝里曲率偶极子通常表现为费米能级的奇函数。此外,目前利用光场研究非线性霍尔效应的工作,大多侧重于对已有效应的调控。 因此,如何通过动态光场在原本具备高对称性的系统中直接诱导产生非线性霍尔效应,仍是有待探索的课题。
周斌教授团队探究了双频光场(频率比为2)对二维狄拉克费米子的调控作用。研究表明,该双频光场能够从本质上动态打破系统的空间反演对称性,从而在无须复杂静态结构改造的情况下,直接诱导出一种可调控的非线性霍尔效应。值得注意的是,该研究揭示了这种由光场驱动产生的贝里曲率偶极子是费米能级的偶函数,这与传统静态倾斜机制中的奇函数依赖形成了对比。此外,研究还进一步证明了高阶频率比无法在该系统中激发此效应。该工作不仅加深了对光与物质相互作用的理解,也为在量子材料中灵活操纵非线性输运提供了一条高度可控的新途径。

该研究工作得到了国家自然科学基金、湖北省楚天学者计划、湖北省自然科学基金、武汉市重点研发计划、湖北省高校优秀中青年科技创新团队计划项目、湖北省教育厅重点项目、广东省量子科学战略专项、湖北大学原创种子项目等资助。
Jiong-Yi Zhu, Rui Chen, and Bin Zhou, Nonlinear Hall effect induced by two-frequency drives, Physical Review B 113, 195422 (2026)
论文链接:https://link.aps.org/doi/10.1103/17rp-cx9f
复审:陈冰
终审:熊琳