在反常橫向輸運現象研究中，如何在實驗上清楚地區別內稟和外稟機制是一個挑戰。最近，中國科學院大學蘇剛研究團隊提出通過測量非線性反常霍爾熱導率對溫度的依賴關系可以清晰地區分內稟和外稟機制，相關研究進展于近期在《物理評論B》上以快報形式發表（Phys. Rev. B 105, L201103 (2022)）。

　　在反常霍爾效應發現70多年后，Luttinger 和 Karplus在完全忽略雜質與聲子散射時給出了反常霍爾效應的理論解釋，指出由于存在自旋軌道耦合作用，電子會獲得一個正比于貝里曲率的橫向反常速度，從而引起反常霍爾效應。由于該項與散射無關，人們稱之為內稟機制。但是，在真實的材料中總是存在缺陷或者雜質，電子的運動會受到散射，其傳播方向會發生偏轉，從而得到一個橫向的霍爾流，這即為Smit提出的斜散射機制。當電子被雜質或缺陷散射時，也會產生一個橫向跳躍，相當于使電子獲得一個橫向速度，導致橫向電荷積累并產生霍爾電壓，此即Berger提出的邊跳機制。后兩者統稱為外稟機制。由于實驗上只能觀測到總反常霍爾響應，要通過實驗對這些機制進行區分就成為挑戰。目前，人們主要通過反常霍爾電阻率與縱向電阻率的依賴關系來區別不同的機制，但是該方法只能將斜散射與其他兩種機制區分開來，而將內稟和邊跳機制如何進行區分在實驗上仍是一個挑戰。

　　最近，中國科學院大學蘇剛和朱振剛研究團隊在時間反演對稱性存在而空間反演對稱性破缺的體系中對反常熱霍爾效應進行了研究，發現此時其線性效應由于昂薩格倒易關系的限制而消失，其二階非線性效應存在且占主導地位。發現內稟機制誘導的非線性反常霍爾熱導率與溫度平方成正比，而外稟機制誘導的非線性反常霍爾熱導率與溫度無關。這個明顯的溫度依賴性差異為實驗上區分內稟機制和外稟機制提供了一個新途徑。

圖一、(a)非線性反常熱霍爾效應對溫度梯度的二階響應示意圖。其中非線性反常霍爾熱流正比于溫度梯度的平方。非線性反常熱霍爾效應的內稟(b)，邊跳(c)及(d)斜散射機制示意圖。

　　中國科學院大學博士生周達昆為該論文第一作者，湖南大學喻小琴副教授、朱振剛教授和蘇剛教授為該論文的共同通訊作者。本工作得到了科技部、基金委和中科院等基金的支持。