通过测量量子霍尔平台出现的磁场，可以用公式推算出量子霍尔台阶。实验发现，电子在其中的运动轨道能量直接受到样品厚度的影响。这说明，随着样品厚度的变化，电子的运动时间也在变。所以，电子在做与样品厚度相关的纵向运动，其隧穿行为被证明了。
“电子在上表面走一段四分之一圈，穿越到下表面，完成另外一个四分之一圈后，再穿越回上表面，形成半个闭环，这个隧穿行为也是无耗散的，所以可以保证电子在整个回旋运动中仍然是量子化的。”修发贤说，整个轨道就是三维的“外尔轨道”，是砷化镉纳米结构中量子霍尔效应的来源。
至此，三维量子霍尔效应的奥秘终于被揭开了。
全文亮点
基于三维拓扑半金属材料Cd3As2，发现一种新型的量子霍尔效应，认为三维量子霍尔效应的来源于与外尔轨道。
利用楔形Cd3As2纳米片，发现样品厚度对量子霍尔输运产生极大的调制。
朗道能级与磁场强度以及方向，以及样品厚度的依赖关系，与理论预测符合。
三维量子霍尔效应
修发贤，于2007年获得加州大学河滨分校博士学位。2008至2011年在加州大学洛杉矶分校做博士后研究。2011年担任爱荷华州立大学助理教授。2012年入选青年千人计划，2013年入职复旦大学并获得优青和浦江人才计划支持。
修发贤课题组主要从事拓扑狄拉克材料的生长、量子调控以及新型二维原子晶体的器件研究。在狄拉克材料方面致力于新型量子材料的生长、物性测量以及量子器件的制备与表征。在二维材料的器件方面主要研究其电学、磁学和光电特性。
在过去的十余年中，在学术期刊Nature Materials， Nature Nanotechnology， Nature Communications， JACS， Nano Letters等发表SCI论文100余篇。目前工作重点是新型狄拉克材料的生长、量子调控以及新型二维原子晶体的器件研究。
三维量子霍尔效应 复旦大学物理学系修发贤课题组在拓扑半金属砷化镉纳米片中观测到了由外尔轨道形成的新型三维量子霍尔效应的直接证据，迈出了从二维到三维的关键一步。
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