近日，中国科学院物理研究所姚裕贵博士、王鼎盛研究员、王恩哥研究员及美国Texas大学Austin分校牛谦教授等通过合作研究，对反常霍尔效应的内秉机制进行了深入的研究，并取得了重要进展。他们从电子波包的半经典运动方程出发，认识到内秉无散射机制导致的反常霍尔效应和材料中倒空间的电子占据态的Berry相位有关联，也就是反常霍尔电导率能够表达成倒空间中电子占据态的波函数Berry曲率的求和。基于上述理论，他们利用第一性原理LAPW方法精确地计算了经典铁磁体Fe等的Berry曲率，并得到了反常霍尔电导率。该研究成果发表在今年1月23日出版的Physical Review Letter 92，037204 (2004)上。

    铁磁材料的霍尔效应通常由两部分构成，即正比于外磁场B的正常部分和正比于材料磁化强度M的反常部分(称之于反常霍尔效应)，后者通常比前者大一个数量级。反常霍尔效应是研究铁磁体巡游电子特性的重要手段之一，尽管此效应在100多年前就被霍尔发现，但是人们对它的理解仍然是不充分的。甚至铁材料本身，以前的理论工作也没有成功地解释其反常霍尔电导率的大小。在早期的大多数研究中，大多认为反常霍尔效应是由外秉散射机制如杂质散射等机制引起的，由于真实材料中杂质散射的模拟非常困难，这个概念从来没有被确切地检测。此外人们在重视外秉散射机制的同时，而对于引起反常霍尔效应的另一机制既内秉无散射机制却没有给予足够的重视。基于上述考虑，姚裕贵博士等通过理论值和实验结果的相互比较，认为室温下经典铁磁体材料Fe等的反常霍尔效应主要是由内秉机制既Berry相位引起的，而不是外秉散射机制引起的。

    该项工作得到了国家基金委“科技创新群体”、中国科学院知识创新工程及科技部“973”项目的资助。

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