反常霍尔效应是最基本的电子输运性质之一,经过一百多年的研究,人们逐步建立起了内禀、斜散射和边跳三种微观机制。二十一世纪初,牛谦等人的理论工作表明,反常霍尔效应的内禀机制与材料能带结构的贝里曲率有关。以往在其他材料中观察到的反常霍尔效应,都基本使用单粒子图像下的输运理论进行解释,而电子间的多体相互作用是否会对反常霍尔电导产生显著的影响还不甚清楚。磁性半导体是一类可以同时操纵电子电荷和自旋自由度的材料体系。HgCr2Se4是一种具有尖晶石晶格结构的磁性半导体,在电子浓度低至1015 cm-3的情况下仍然保持金属性,为探索反常霍尔效应和多体相互作用提供了一个独特的实验平台。HgCr2Se4在2011年还被理论预言为磁性外尔半金属,但其拓扑性质迄今未被证实。本论文选用高质量的n型HgCr2Se4单晶样品进行详细的输运性质研究,包括磁电阻效应和反常霍尔效应,主要的研究成果总结如下:1、n-HgCr2Se4的“W”型磁电阻。我们在载流子浓度跨域三个数量级(1015-1018 cm-3)的n型样品中都观察到低磁场斜率为负高磁场斜率为正的“W”型磁电阻。负磁电阻远远超出磁化强度的非饱和区,并且随着浓度的降低,逐渐扩展到更宽的磁场范围。在2 K以下温区,负磁电阻的形状几乎保持不变,而在2 K以上温区,其幅度和磁场范围随温度升高逐渐增大。此外,倾斜场的输运实验显示负磁电阻具有微弱的各向异性。这些输运特征可以排除与磁畴有关的自旋散射、弱局域效应和外尔费米子的手性反常等常见机制的贡献。我们提出局域自旋织构的自旋散射机制解释HgCr2Se4的负磁电阻效应。弱各向异性的负磁电阻,远低于理论计算值的反常霍尔电导,以及纵向电导的量子修正效应,一致说明HgCr2Se4不太可能是外尔半金属。我们的输运实验表明,HgCr2Se4的铁磁基态是一种单自旋金属性的铁磁半导体。2、电子间的多体相互作用对反常霍尔效应的量子修正已经研究了近三十年,已有的理论认为电子-电子相互作用对反常霍尔电导不会产生任何修正。我们在适度无序的n-HgCr2Se4样品中观察到纵向电阻率（电导率）、正常霍尔电阻率和反常霍尔电阻率（电导率）在超过两个量级的温度范围内（0.02-2 K）对温度的平方根表现出线性依赖性,且正常霍尔电阻率的相对修正量为纵向电阻率相对修正量的两倍,这两者可以由Altshuler等人发展的电子-电子相互作用的量子修正理论定量描述。反常霍尔电阻率（电导率）的相对修正量比纵向电阻率（电导率）相对修正量大了接近两个量级,且随着样品无序的增强表现出更为明显的修正效应。HgCr2Se4中反常霍尔效应的量子修正幅度远远大于其他传统铁磁金属或半导体中观察到的现象,如此显著的修正效应与现有理论不符。此外,我们在电子浓度跨越一个量级的样品中观察到反常霍尔电导率与弛豫时间的不寻常的标度关系。我们的实验表明,低温下n-HgCr2Se4中反常霍尔效应巨大的量子修正不可能来自弱局域效应,电子-电子相互作用的贡献值得从理论上进行深入考虑。