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Hall Effect-Integer
Schrodinger’s Equation of Hall Effect
当我们同时考虑电场和磁场时,磁场项会导致Landau levels,而电场项会导致Landau States的实空间中的平衡位置(谐振子)出现平移,进而导致垂直于电、磁场的群速度。这便是Hall Effect。
当我们考虑边界效应的时候,边界可以视为一个势垒,对其进行一级近似的时候,其作用类似于电场。因而也会导致一个垂直于电、磁场的电流。这个电流便是手性边界态。由于这个势垒在左、右的一级近似的符号相反,因而会导致相反的电流方向。手性是指,电流仅沿着某单一方向运动,其背散射被抑制(方向相反意味着该电子需要穿过整个体到达另外一个表面)。
手性异常:如果单独看某个界面态,其粒子数不守恒。仅当我们考虑体态及其泵浦效应(通过Hall 电流将某界面态的电子Pump到另一界面态中)时,粒子数才是守恒的。出现这种异常意味着,该体系仅仅是某个更大体系的边界态。
AB相位
将Berry Phase中的状态空间修改为矢势空间,可以得到AB相位的形式。二者均为几何相位。当电子绝热地绕如图螺线管外侧一圈后,会相比初态获得一个相位:

其中,相位因子正比于磁通量:
Corbino Disc

现有一个圆环系统。圆环域用于模拟周期性晶格。中心空白处施加变化磁通,我们想模仿Hall effect的构型,利用这个含时磁通来构建一个沿着轴方向的恒定电场。由Maxwell equations:
可以令:
令轴沿着切向(),轴沿着径向()。,需要一个沿着方向的矢势:
取其旋量,得磁感应强度:
由此可得磁通为:
Hall Effect-Integer
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