論文の概要: Gate-Tunable Giant Negative Magnetoresistance in Tellurene Driven by Quantum Geometry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.13413v1
• Date: Mon, 15 Dec 2025 15:02:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-16 17:54:56.714397
• Title: Gate-Tunable Giant Negative Magnetoresistance in Tellurene Driven by Quantum Geometry
• Title（参考訳）: 量子幾何学によるテルル中のゲート可変巨大負磁気抵抗効果
• Authors: Marcello B. Silva Neto, Chang Niu, Marcus V. O. Moutinho, Pierpaolo Fontana, Claudio Iacovelli, Victor Velasco, Caio Lewenkopf, Peide D. Ye,
• Abstract要約: 巨大負磁気抵抗の発見を報告し、磁気抵抗の90%をゼロ磁場で達成した。 磁気輸送における新しい,量子幾何学的,非マルコフ的メモリ効果を確立した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.633288841103114
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Negative magnetoresistance in conventional two-dimensional electron gases is a well-known phenomenon, but its origin in complex and topological materials, especially those endowed with quantum geometry, remains largely elusive. Here, we report the discovery of a giant negative magnetoresistance, reaching a remarkable $- 90\%$ of the resistance at zero magnetic field, $R_0$, in $n$-type tellurene films. This record-breaking effect persists over a wide magnetic field range (measured up to $35$ T) at cryogenic temperatures and is suppressed when the chemical potential shifts away from the Weyl node in the conduction band, strongly suggesting a quantum geometric origin. We propose two novel mechanisms for this phenomenon: a quantum geometric enhancement of diffusion and a magnetoelectric spin interaction that locks the spin of a Weyl fermion, in cyclotron motion under crossed electric $\boldsymbol{\cal E}$ and magnetic ${\bf B}$ fields, to its guiding-center drift, $(\boldsymbol{\cal E}\times{\bf B})\cdotσ$. We show that the time integral of the velocity auto-correlations promoted by the quantum metric between the spin-split conduction bands enhance diffusion, thereby reducing the resistance. This mechanism is experimentally confirmed by its unique magnetoelectric dependence, $ΔR_{zz}(\boldsymbol{\cal E},{\bf B})/R_0=-β_{g}(\boldsymbol{\cal E}\times{\bf B})^2$, with $β_{g}$ determined by the quantum metric. Our findings establish a new, quantum geometric and non-Markovian memory effect in magnetotransport, paving the way for controlling electronic transport in complex and topological matter.
• Abstract（参考訳）: 従来の2次元電子ガスの負の磁気抵抗はよく知られた現象であるが、その起源は複雑でトポロジカルな物質、特に量子幾何学に富んだ物質である。 ここでは, 巨大負磁気抵抗の発見を報告し, ゼロ磁場抵抗の90 %=$R_0$, $n$型テルレン膜に到達した。 この記録破り効果は、低温の広い磁場範囲(最大35ドルT)で持続し、化学ポテンシャルが伝導帯のワイルノードからずれると抑制され、量子幾何学的起源が強く示唆される。 拡散の量子幾何学的拡張と、ワイルフェルミオンのスピンをロックする磁力スピン相互作用の2つの新しいメカニズムを、交差する電気$\boldsymbol{\cal E}$と磁気${\bf B}$場の下でのサイクロトロン運動において、その誘導中心ドリフトである$(\boldsymbol{\cal E}\times{\bf B})\cdotσ$に提案する。 スピンスプリット導電帯間の量子メートル法により促進される速度自己相関の時間積分により拡散が促進され、抵抗が減少することを示す。 この機構は、その特異な磁気的依存により実験的に確認される: $ΔR_{zz}(\boldsymbol{\cal E},{\bf B})/R_0=-β_{g}(\boldsymbol{\cal E}\times{\bf B})^2$。 我々の研究は、磁気輸送における新しい量子幾何学的および非マルコフ的メモリ効果を確立し、複雑でトポロジカルな物質における電子輸送を制御する方法を確立した。

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