Letter
物性物理学：ZrTe5における三次元量子ホール効果と金属–絶縁体転移
Nature 569, 7757 doi: 10.1038/s41586-019-1180-9
二次元電子系における量子ホール効果（QHE）の発見によって、トポロジーが物性物理学において中心的役割を果たすようになった。QHEを三次元（3D）電子系に一般化できる可能性は数十年前に提案されたが、実験的には実証されていない。今回我々は、バルクの五テルル化ジルコニウム（ZrTe5）結晶において3D QHEを実験的に実現したことを報告する。我々は、磁場の下でバルクZrTe5結晶の低温電気輸送測定を行い、最低ランダウ準位のみが占有される量子極限を、比較的低い磁場で実現した。この領域において、磁場方向にフェルミ波長の半分に比例する十分延びたホール抵抗率プラトーを伴う、ゼロに近い無散逸の縦抵抗率が観測された。この応答は、3D QHEの特徴であり、フェルミ面不安定性が量子極限における相互作用効果の増強によって駆動されることを強く示唆している。さらに磁場を強くすることによって、縦抵抗率とホール抵抗率は共に著しく高くなり、別の磁場駆動量子相転移である金属–絶縁体転移が見られた。今回の知見から、3D QHEの実験的証拠と共に、3D系におけるエキゾチックな量子相と量子相転移のさらなる探索に有望なプラットフォームが得られる。
