量子霍爾效應(QHE)是物質拓撲狀態(tài)的一種典型實現(xiàn)。它產(chǎn)生于拓撲結構、相互作用和無序之間微妙的相互作用。這種無序使得在體中形成局域態(tài)，使量子霍爾態(tài)相對于磁場和載流子密度穩(wěn)定下來。然而，局部狀態(tài)的細節(jié)及其對交通的貢獻仍然超出了大多數(shù)實驗技術的范圍。
磁導軌跡是量子霍爾效應(QHE)最著名的特征。在朗道能級填充ν的整數(shù)QHE或簡單分數(shù)QHE值下，電導率與經(jīng)典預測不同。橫向電導率呈平穩(wěn)狀態(tài)(作為磁場或載流子密度的函數(shù))，其量子化值為Gxy = νG0 ，而縱向電導率則消失，Gxx≈0。這一觀察結果表明，大塊是絕緣的，電流只能在樣品邊緣附近流動。由于無序性，一旦磁場被調離高原中心，塊體中的局部狀態(tài)就會被填滿或清空。這些局域態(tài)是穩(wěn)定QHE態(tài)的關鍵因素，并且經(jīng)典霍爾電導(即在Gxy中沒有量子化平臺)有望在完全清潔的樣品中重新出現(xiàn)。局域態(tài)對電輸運的貢獻可以忽略不計。
熱霍爾電導是QHE研究中具有重要意義的第二輸運系數(shù)。與Gxy類似，QHE態(tài)的熱霍爾電導也被量子化，κxyT= νQκ0T， νQ取決于拓撲秩序的性質。對于所有阿貝爾狀態(tài)(整數(shù)和大多數(shù)分數(shù)填充分數(shù))，它被量化為整數(shù)，對于非阿貝爾狀態(tài)，它被量化為分數(shù)。νQ的值是本體拓撲順序的一個獨特屬性，它可以提供對底層基態(tài)的關鍵洞察。近年來，QHE中熱輸運的研究加快了，實驗結果表明，雙端熱導系數(shù)κ2T可以量化。這些研究揭示了分數(shù)態(tài)QHE的本質，特別是奇異的ν = 5/2態(tài)。然而，κ2T對模間熱平衡很敏感，可能是大量貢獻。
1 成果掠影
中，分離了縱向熱導
，（由于塊體的貢獻），這主要是通過消除邊緣模式的貢獻。將縱向熱導率(由于體的貢獻)從拓撲橫向值中分離出來。當磁場遠離電導平臺中心時，體中的局部態(tài)有效地傳導熱量，而體保持電絕緣。在第一激發(fā)態(tài)朗道能級上的分數(shù)態(tài)，如和，以有限的速度在整個高原上傳導熱量。我們提出了一個理論模型，確定局域狀態(tài)作為有限熱傳導的原因，定性地與我們的實驗結果一致。研究成果以“Heat conductance of the quantum Hall bulk”為題發(fā)表于《Nature》。
圖1: 填充ν=2時，器件和縱向熱導。
圖2: 在ν=2時，縱向熱導系數(shù)的溫度依賴性。
圖3: 用于計算塊體熱導的模型示意圖。
圖4: 填充ν=7/3和ν=5/2時，塊體熱導。
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