手征反常是外尔体系区别于传统电子材料的重要物理效应。当电场与磁场平行时，手征反常驱动相反手性外尔节点之间的载流子泵浦，形成节点间载流子数目不平衡，产生额外的纵向电导贡献，可表现为纵向负磁阻。然而，如何通过费米能级调控这一效应，以及它在量子极限乃至更强磁场下如何演化，仍缺乏系统的实验认识。特别是在极端量子极限下，增强的电子关联可能改变原有的手性输运，诱导新的集体电子态，为探索拓扑与关联的相互作用提供了重要契机。近日，华南师范大学物理学院、广东省量子调控工程与材料重点实验室邓明勋/王瑞强教授团队与中山大学王慧超教授团队合作，系统研究了外尔材料中手征反常随费米能级和磁场的演化。团队实现了显著增强且持续至室温的纵向负磁阻，观测到手征反常相关磁电导随体系进入量子极限由与磁场平方成正比转变为以线性磁场依赖为主，并发现低温强磁场下负磁阻受到抑制并转变为正磁阻。结合理论分析，该工作揭示了费米能级、量子极限与电子关联对手性输运的影响，为理解强磁场下的拓扑输运与关联电子态提供了实验依据。

外尔半导体碲（Te）具有相对简单的能带结构和高度可调的载流子浓度，是实现外尔费米子输运调控的理想平台。其外尔点位于价带内，研究所用的碲单晶呈p型导电，费米能级位于价带内，并随空穴浓度增加向外尔点靠近。研究团队通过调节晶体生长条件，获得了不同空穴浓度和费米能级位置的单晶样品（图1A）。其中，B1批次样品的空穴浓度最高，费米能级EF相对更靠近外尔点，在相互平行的电场和磁场下表现出明显的纵向负磁阻（图1B）。不同电极配置和样品几何下结果的稳定性，排除了电流喷射等效应作为负磁阻的主要来源；结合角度、磁场、样品及载流子浓度依赖等检验，研究支持其源于手性反常。定量拟合进一步发现，随着EF靠近外尔点，表征手征反常贡献的磁电导系数Cw显著增大（图1C）。强磁场下的负磁阻最大幅度约为60%，且负磁阻效应可持续至室温（图1D）。这一结果揭示了利用半导体载流子调控实现大负磁阻的潜力。相关成果以“Evolution and breakdown of chiral anomaly in Weyl semiconductor tellurium”为题，于2026年9月26日在线发表于国际物理学重要期刊《Communications Physics》。

华南师范大学已毕业博士生陈复洋和中山大学博士生薛志锋、吉毅、硕士生赵佳骥为共同第一作者，华南师范大学邓明勋教授与中山大学王慧超教授为共同通讯作者，华南师范大学王瑞强教授给予了指导，武汉脉冲强磁场中心的左华坤工程师和金港舰实验员完成了脉冲强磁场下的相关测量工作。该工作得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金、广东省量子科技专项、国家脉冲强磁场中心、广东省磁电物性分析与器件重点实验室、广东省量子调控工程与材料重点实验室等的支持。 

图1A，不同批次Te单晶的费米能级位置示意图；B，Te的纵向负磁阻可被手性反常公式定量拟合；C，Te单晶中负磁阻对应的手性反常系数Cw随着费米能级靠近外尔点增大；D，负磁阻随着磁场增大先增加后迅速转变成正磁阻行为；E，量子极限区域的正磁电导行为转变为线性磁场依赖，与低场下正比磁场平方的关系不同；F，基于电荷密度波能隙形成的理论计算，为强磁场下手性输运受到抑制及纵向磁阻由负转正提供一种可能解释。

 论文链接：https://url.scnu.edu.cn/record/view/index.html?key=f717b91a0996293b7d7ffd105da479b9