在高磁场存在的情况下，由于提升带简并，量子霍尔系统通常同时具有偶数和奇数整数量子化态。对这些量子化态的选择性控制仍极具挑战性，但对于理解奇异基态和操纵自旋纹理至关重要。近日，北京大学彭海琳、南京大学袁洪涛、魏茨曼科学研究所Yan Binghai报道了Bi₂O₂Se薄膜中的量子霍尔效应。

本文要点：

1) 在高达50T的磁场中，作者只观察到偶数整数量子霍尔态，但没有奇数整数态的迹象。然而，当将外延Bi₂O₂Se薄膜的厚度减小到一个晶胞时，作者在SrTiO₃上生长的Janus（不对称）薄膜中观察到奇数和偶数整数态。

2) 通过基于Bi₂O₂Se薄膜从头计算能带结构的Rashba双层模型，作者将较厚薄膜中唯一的偶数整数态归因于隐藏Rasbha效应，其中[Bi₂O₂]²⁺层中的局部反转对称性断裂产生相反的Rashba-自旋极化，它们相互补偿。在SrTiO₃上生长的单晶胞Bi₂O₂Se薄膜中，顶面和底面界面引入的不对称性诱导了净极性场。

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Jingyue Wang et.al Even-integer quantum Hall effect in an oxide caused by a hidden Rashba effect Nature Nanotechnology 2024

DOI: 10.1038/s41565-024-01732-z

https://doi.org/10.1038/s41565-024-01732-z