反常霍尔效应是最基本的电子输运性质之一。其实反常霍尔效应早在1881年就被EdwinHall发觉，但其微观机制的完善却经历了一百余年的漫长历程。本世纪初，牛谦等人的理论工作阐明了反常霍尔效应的内禀机制与材料能带结构的布里曲率有关，并得到了广泛的实验支持反常霍尔效应，反常霍尔效应也因而成为现今汇聚态化学研究的一个重要手段。在近些年来遭到广泛关注的固态拓扑体系研究中，反常霍尔效应也是被研究的焦点之一。
但是，迄今为止所有的实验结果都基本使用单粒子图象下的输运理论进行解释。在理论上，仅有某些小组研究过电子和电子之间的多体互相作用是否会影响反常霍尔浊度。二十多年前，W？lfle等人通过理论估算强调，对于斜散射和边跳这两个非内禀机制，电子-电子互相作用不会对反常霍尔浊度形成任何量子修正，这与电子-电子互相作用能在高温下明显地改变横向浊度率和内阻率迥然不同。至于内禀机制下电子-电子互相作用能够改变反常霍尔浊度，理论上还没有定论。
近来，中国科大学数学研究所/上海汇聚态化学国家研究中心纳米化学与元件重点实验室李永庆课题组（N08组）的博士生杨帅和林朝镜（现为美国东京工业学院博士后），与极端条件重点实验室EX10组的石友国研究员和博士生伊黄河，以及上海学院化学大学的博士后李治林等合作，在铁磁半导体中发觉反常霍尔内阻和反常霍尔浊度在超过两个数目级的气温范围内(0.02-2K)对气温的平方根((sqrt{T}))具有显著的线性依赖关系，但是不能用现有的理论解释。研究团队还观察到样品的横向内阻率和正常霍尔内阻率也呈现出(sqrt{T})的气温依赖关系，但此两者可用等人发展的电子-电子作用理论进行定量的描述。这种特点以及在高达15T磁场中的进一步电子输运检测表明，极高温下在中观察到的巨大反常霍尔浊度修正不太可能来始于弱局域化效应，电子-电子互相作用的贡献值得在理论上进行深入考虑。
上述实验结果的获得受惠于接近零温条件下在栅极含量低至1015--3时仍能保持金属导电性反常霍尔效应，反常霍尔效应研究因而能被拓展到一个传统铁磁金属或半导体难以达到的参数空间。本工作的合作者还有美国新南威尔士学院的院长。
相关实验工作近日发表于S.Yang,Z.L.Lietal.,123,(2019)。该工作得到了科技部国家重点研制计划、科技部国家基础研究计划、国家自然科学基金、中科院先导B类专项和国家博士后科研基金创新人才培养计划的支持。
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图1.的晶体结布光(a)及实验中使用的单晶硅相片(b,c)
图2.中反常霍尔效应的反常气温依赖关系。(a)高温下横向内阻率ρxx的气温依赖关系；(b)横向浊度率σxx对(sqrt{T})具有线性依赖关系，其斜率不随磁场变化；(c)不同水温下的反常霍尔内阻率ρAH；(d)横向内阻率、正常霍尔内阻率和反常霍尔内阻率都呈现(sqrt{T})型的气温依赖关系，但反常霍尔内阻率的相对零温数值的变化率超过前三者约两个数目级。反常霍尔浊度率的相对变化率具有相仿的数值。