我校物理学院广东省量子调控工程与材料重点实验室、广东省高等学校物质结构与相互作用基础研究卓越中心金元俊课题组在非线性霍尔效应调控领域取得重要突破，提出了在同质双层系统中通过电场实现非线性霍尔效应开关的普适性设计原理，并预言双层SnSe和SnTe材料可作为理想平台实现该效应。该研究成果以“A universal design principle for switchable control of the second-order nonlinear Hall effect”为题，近期发表在《Reports on Progress in Physics》(IF=20.7)上。

非线性霍尔效应是一种由贝里曲率偶极矩诱导的量子几何输运现象，能出现在空间反演对称破缺的非磁材料系统，并在太赫兹整流、信息读取等领域具有广阔应用前景。然而，现有体系中该效应通常由晶体结构对称性决定，难以通过外场进行有效调控，限制了其在可重构逻辑器件和电流驱动存储等方向的应用。因此，实现电场可控、具有开关功能的非线性霍尔效应成为该领域的关键挑战之一。

本工作中，研究团队通过对称性分析、有效模型构建和第一性原理计算，提出了一种基于隐藏极化的电场调控非线性霍尔效应的普适性设计原理。通过对80个层群进行系统筛选，发现18个层群可作为构建可控开关非线性霍尔效应的基本结构单元。以AB堆垛的双层SnSe和SnTe为例，该结构本征具有全局中心对称性，电场为零时贝里曲率偶极矩为零，非线性霍尔效应被严格禁止；施加垂直电场后，层间隐藏极化被激活，诱导出显著的贝里曲率偶极矩，进而产生巨大的非线性霍尔电流。尤为重要的是，反转电场方向可完全翻转霍尔电流的符号，展现出类似自旋塞曼效应的“赝自旋塞曼效应”行为，实现真正的电控开关功能。该机制不依赖磁性材料，具有ON/OFF双态切换能力，极大拓展了层状体系在非线性霍尔输运中的应用潜力。

我校物理学院青年教师肖晓亮为论文第一作者，金元俊副研究员与香港城市大学岳星宇博士为共同通讯作者，华南师范大学为第一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金、广东省量子科学战略专项等项目的支持。

论文链接：

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6633/ae3983