Pairing of particle-hole symmetric composite fermions in half-filled Landau level
在最近提出的半满朗道能级中，复合费米子被认为是狄拉克粒子和粒子-空穴对称的。这些复合费米子在不同的角动量通道中的库珀配对，$\ell$，可以产生不同种类的费米子态。除了已知的Moore-Read Pfronan态和反Pfronan态外，还提出了一种新的粒子-空穴对称Pfronan态，对应于$s-$波配对通道.然而，可能的潜在配对机制根本不清楚。在这项工作中，我们提供了一个特定的配对机制，实现这些Pfweian状态。我们发现，可以有非零配对的角动量通道$|\ell|\ge 1$依赖于一个耦合常数的大小。在角动量通道$|\ell|\ge 1$中，当耦合常数调谐到临界点附近时，存在从狄拉克复合费米液态到库珀配对态的量子相变.令人惊讶的是，粒子-空穴对称的$\ell=0$通道配对被证明是不可能的，不管耦合常数的大小。
2016-10-03 cond-mat.str-el
Fractional Quantum Hall Effect in the Second Landau Level: the Importance of Inter-Composite-Fermion Interaction
对强磁场中的二维电子气在圆盘几何中的精确对角化表明，在第二朗道能级中存在一个填充因子范围，在这个范围内，电子气的态与最低朗道能级中的态有很大的不同.我们表明，差异的出现，因为复合费米子之间的相互作用是不可忽略的，在较高的朗道水平，如复合费米子朗道类水平，或λ水平之间的大量混合所示。我们发现，精确的基态是很好地再现复合费米子理论与λ能级混合纳入在最低水平的近似。在球面几何中使用相同的变分方法，我们估计在第二朗道能级中填充1/3处的激发能隙（对应于实验的7/3）。
2005-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Composite fermion pairing induced by Landau level mixing
本研究通过固定相位扩散蒙特卡罗计算，发现显著朗道能级混合可在特定填充因子和角动量通道下诱导复合费米子配对，产生非阿贝尔分数量子霍尔态，为相关效应和准粒子实现提供了新机制。
2023-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Theoretical study of even denominator fractions in graphene: Fermi sea versus paired states of composite fermions
朗道能级的偶数分母分数填充状态的物理学依赖于库仑赝势，并在不同的GaAs朗道能级中产生复合费米子费米海、条纹相位，或者可能是成对的复合费米子状态。我们在这里考虑石墨烯中的偶数分母分数，其具有不同的赝势以及每个朗道能级的可能的四倍简并度。在n=0和$n=1$ Landau能级上，我们测试了各种复合费米子海波函数（全极化、SU（2）单线态、SU（4）单线态）以及成对复合费米子态，并预言：（i）成对态是不利的，（ii）CF费米子海在两个Landau能级上都出现，（iii）SU（4）单线态复合费米子海稳定在适当的极限。详细的微观计算结果与复合费米子平均场模型的预测基本一致。
2007-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Berry phase of the composite-fermion Fermi Sea: Effect of Landau-level mixing
我们根据最近开发的方法[Pu，Wu和Jain，Phys. Rev. B 96，195302（2018）]为复合费米子费米海及其低能激发构造了显式最低朗道能级波函数，并证明它们是库仑本征态的非常准确的表示。我们进一步问，在满足粒子-空穴对称性的狄拉克复合费米子理论中，Berry相位是如何与费米圆周围的闭合回路联系在一起的，该闭合回路被预测为$π$ [D. T. Son，Phys.Rev.X5，031027（2015）]中描述的方法受到朗道能级混合的影响。为此，我们考虑一个简单的模型，其中我们确定的变分基态作为朗道能级混合的函数在两个基函数的最低朗道级投影和未投影的复合费米海波函数跨越的空间。根据最近的一个处方，我们评估了该模型中费米圆周围路径的Berry相位，并发现它作为朗道能级混合的函数快速旋转。我们还考虑了粒子-空穴对称性破缺三体相互作用对Berry相的影响，同时将希尔伯特空间限制在最低的朗道能级。我们的研究加深了$π$ Berry相位与最低朗道能级上精确的粒子-空穴对称性之间的联系。
2018-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Incompressible paired Hall state, stripe order and the composite fermion liquid phase in half-filled Landau levels
我们考虑半填充时的两个最低朗道水平。在较高的朗道能级（nu =5/2）下，我们发现了一个一阶相变，它将一个可压缩条纹相与一个成对的量子霍尔态分离，我们称之为Moore-Read态。临界点非常接近库仑势，并且可以通过增加电子层的宽度来驱动转变。我们发现一个弱得多的过渡（无论是二阶或交叉）从配对复合费米子费米液体的行为。一个非常相似的图片得到的最低朗道水平，但过渡点是不是附近的库仑势。
2001-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
States of interacting composite fermions at Landau level fillig $ν=2+3/8$
填充因子为$ν=2+3/8$的分数量子霍尔效应的实验证据越来越多。将其建模为复合费米子系统，我们用多种方法研究了复合费米子的相互作用问题。在我们的变分研究中，我们考虑了费米海，Pfronan配对态，以及复合费米子的泡相和条纹相，发现费米海态在很宽的横向厚度范围内都是有利的。然而，当我们通过对多达25个复合费米子的系统进行复合费米子对角化来引入复合费米子之间的相互作用时，我们发现在费米能级处打开了一个能隙，这表明复合费米子之间的相互作用可以在$ν=2+3/8$处诱导分数量子霍尔效应。由此产生的状态被认为是不同于Pfronan波函数。
2008-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Composite fermion Hall conductivity and the half-filled Landau level
我们在Halperin，Lee，and Read的理论中考虑了复合费米子的霍尔电导率。我们提出了一个完全量子力学的数值计算表明，在适当的条件下，在淬火无序的存在下，粒子-空穴对称的直流电霍尔响应的理论表现出。值得注意的是，即使在费米波长量级的无序范围内，量子场论的这种响应仍然是稳健的。我们发现，偏离粒子-空穴对称响应可以出现在交流霍尔电导率在频率足够大的逆系统的大小相比。我们的结果与Wang等人最近的半经典分析一致，Phys. Rev. X 7，031029（2017），并补充了基于Kumar等人的完全量子力学模型的论点，Phys. Rev. B 98，11505（2018）。这些结果提供了进一步的证据，证明量子场论与突现粒子-空穴对称性是相容的。
2018-10-24 cond-mat.str-el
Transitions from Abelian composite fermion to non-Abelian parton fractional quantum Hall states in the zeroth Landau level of bilayer graphene
双层石墨烯的朗道能级中的电子-电子相互作用与传统半导体如GaAs的电子-电子相互作用明显不同。在双层石墨烯的零朗道能级，在非相对论第二朗道能级波函数占主导的轨道上，通过调节磁场，在填充因子为$1/2, ~2/5$和$3/7$时，可以诱导从阿贝尔复合费米子到非阿贝尔部分子分数量子霍尔态的拓扑量子相变.部分子态包含着奇异的任意子，它们可以用来存储和处理量子信息。有趣的是，在最近的实验中可能已经观察到了其中的一些跃迁[Huang \emph{et al.} arXiv：2105.07058]。
2022-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electrons and composite Dirac fermions in the lowest Landau level
我们构造了一个行动的复合狄拉克费米子符合对称性的电子投影到最低的朗道水平。首先，我们构建了一个推广的$g=2$电子，给出了一个光滑的无质量限制在任何弯曲的背景。利用微观电子理论在无质量极限下的对称性，我们发现了许多对低能有效理论的限制。我们发现，任何低能量的描述必须耦合到一个几何表现出非平凡的曲率，即使在平坦的时空。任何复合费米子都必须有一个电偶极矩与复合费米子的波矢成正比并正交。我们构造了复合狄拉克费米子的有效作用量，并计算了该理论的物理应力张量和电流算符。
2017-09-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Interlayer coherent composite Fermi liquid in Half-filled Landau Level bilayers, a window toward the hidden $π$ Berry phase
基于Halperin，Lee和Read（李）的场论，对于在半填充时存在磁场的二维电子相互作用，系统形成了具有出射费米面的“复合费米液体（CFL）”，并表现出金属行为.最近，Son提出了复合Dirac理论作为半满朗道能级的低能有效描述。这样的理论表现出粒子-空穴对称性，并且下面的复合费米表面显示出稳健的$π$ Berry相。本文从双层半填充朗道能级系统出发，两个复合费米面获得层间相干，形成成键/反键复合费米海。相应的层间相干复合费米液体（ICCFL）相提供了一个简单的景观，以验证狄拉克性质的儿子的理论和提取隐藏的Berry相结构的复合费米表面。ICCFL相包含两个费米面，这两个费米面在大多数区域是分离的，但在两个热点处是粘附的。这种非线性结构是狄拉克费米面中编码的Berry相位的结果，这在非线性理论中是不存在的。由于ICCFL中的向列性，系统支持半量子涡旋，其规范通量为非受限的$\fracπ{2}$，并且向ICCFL的相变包含具有$z=3$动力学指数的Lifshitz临界.此外，激子序参量携带拓扑自旋数，因此ICCFL包含唯一的Wen-Zee项，其将EM响应与背景几何曲率联系起来。
2017-04-13 cond-mat.str-el hep-th
Electromagnetic response of composite Dirac fermions in the half-filled Landau level
复合狄拉克费米子的有效场论由Son [Phys. Rev. X 5，031027（2015）]提出，作为具有显式粒子-空穴对称性的半填充朗道能级的理论。我们计算的电磁响应的随机相位近似（RPA），在那里我们特别注意的一个额外的复合费米子偶极项，需要恢复伽利略不变性的水平上的这个儿子-狄拉克理论。我们发现，一旦考虑到这种偶极校正，虚假的带间跃迁和集体模式，存在于未修改的理论的响应中，要么取消或强烈抑制。我们证明，这产生了一个一致的理论的半满朗道水平有效的在所有频率，至少领先的顺序的动量。此外，偶极贡献在小频率和动量下修改了费米液体响应，这是RPA中的Son-Dirac理论的预测，将其与RPA中Halperin，Lee和Read对半满朗道能级的单独描述区分开来。
2021-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Room temperature large spontaneous exchange bias in hard-soft antiferromagnetic composite BiFeO3-TbMnO3
本文报道了BiFeO_3-TbMnO_3（BFO：TMO = 7：3和8：2）硬、软反铁磁复合材料中存在的巨自发交换偏置（HSEB）。HSEB在5- 778 Oe之间变化，但持续到室温，在零场冷却（ZFC）和场冷却（FC）模式下从磁化强度与温度测量观察到的自旋重取向转变温度附近具有最大值。在室温下的等温剩余磁化强度测量表明，在一个字段（2D DAFF）的二维稀释反铁磁体的界面层的存在下。一个稳定的交换偏置值已被观察到通过训练效果的测量，这意味着界面交换耦合在系统中的作用。基于实验结果，我们解释了巨自发交换偏置的存在是基于强的应变介导的磁电耦合诱导的交换相互作用和在界面处产生的二维DAFF层.该层的性质是由由于Fe和Mn相互作用而在与TMO的界面处的BFO自旋的倾斜和钉扎来定义的。X射线磁圆二色性（XMCD）分析证实了BiFeO_3的反铁磁有序结构，Mn离子与不同磁耦合层之间的电荷转移对获得交换偏置起着重要作用。
2019-01-08 cond-mat.str-el
Composite-fermion pairing at half and quarter filled lowest Landau level
该研究采用类BCS的复合费米子配对变分框架，解释了半填充、四分之一填充最低朗道能级下宽量子阱中分数量子霍尔态的起源，验证了复合费米子配对是偶分母填充因子分数量子霍尔效应的机制。
2023-11-11 cond-mat.str-el
Composite fermion mass enhancement and particle-hole symmetry of fractional quantum Hall states in the lowest Landau level under realistic conditions
分数量子霍尔效应中的粒子-空穴对称性破缺是近年来人们在理论和实验上研究的热点，主要集中在第二电子朗道能级的非阿贝尔态上。本文从理论上研究了在有限磁场强度的影响下，最低朗道能级上不可压缩分数量子霍尔态的粒子-空穴对称性破缺.有限的磁场诱导朗道能级和子带混合，这是已知的，打破粒子-空穴对称性的哈密顿量的水平。在实际条件下，我们分析了Halfton赝势，能谱和能隙，以及波函数本身。我们发现，粒子-空穴对称性被打破，所确定的能隙，通过粒子-空穴共轭相关的状态之间，然而，我们发现，粒子-空穴对称性在很大程度上保持所确定的复合费米子的有效质量。最后，我们评论并连接到最低朗道能级分数量子霍尔效应中关于粒子-空穴对称性的最近实验观察[Pan et al. Phys. Rev. Lett. 124，156801（2020）]
2021-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Dipole representation of composite fermions in graphene quantum Hall systems
针对石墨烯第四朗道能级（n=3）的偶数分母分数量子霍尔效应，扩展复合费米子的偶极子表示框架并推导有效哈密顿量，发现半填充朗道能级中该表示下无明确配对不稳定性，结果与实验和数值研究一致。
2025-01-22 cond-mat.str-el
Half-filled Landau level, topological insulator surfaces, and three dimensional quantum spin liquids
我们综合和部分回顾了最近的发展，在二维半填充朗道能级的物理相关的表面态的拓扑绝缘体在三维。后者又与某些三维量子自旋液体态的物理学有关。由此产生的见解提供了一个有趣的答案，如何在复合费米子液体中实现粒子-空穴对称性的老问题。具体地说，填充$ν= \frac{1}{2}$时的金属态--最初由Halperin、Lee和Read在开创性工作中描述为复合费米子的液体--最近由Son提出，用与先前文献中不同的粒子-空穴对称有效场论来描述。我们展示了如何关系到拓扑绝缘体表面状态导致物理理解的正确性，这一建议。我们开发了一个简单的图片的粒子-空穴对称复合费米子通过修改旧的图片作为电中性的“偶极”粒子。我们重新审视复合费米液体的现象学（有或没有粒子-空穴对称性），并表明它们的热/电输运显着违反了传统的Wiedemann-Franz定律，但满足修改后的。我们还讨论了这些见解的影响，寻找相关的拓扑绝缘体表面的物理实现。
2015-10-07 cond-mat.str-el
Thermoelectric transport signatures of Dirac composite fermions in the half-filled Landau level
半充满的朗道能级被认为是近似粒子-空穴对称的，这需要扩展在这种填充下观察到的可压缩态的Halperin-Lee-Read（英语：Halperin-Lee-Read）理论。最近的工作表明，当粒子-空穴对称性保持时，复合费米子在缠绕复合费米子表面时经历量子化的$π$ -Berry相，类似于3D拓扑绝缘体表面的狄拉克费米子。与此相反，最初提出的复合费米子液体的有效低能理论缺乏粒子-空穴对称性，并具有消失的Berry相。在本文中，我们解释了如何热电输运测量可以用来测试狄拉克性质的复合费米子定量提取此贝里相位。首先，我们指出，纵向热势（塞贝克效应）是非零的，由于不寻常的性质，在这种情况下的粒子孔对称性，并不敏感的Berry相位。与此相反，我们发现非对角热势（能斯特效应）与复合费米面的拓扑结构直接相关，在零Berry相时为零，在$π$ Berry相时取最大值.相比之下，在纯电输运特征中，贝里相位的贡献表现为对大背景信号的小修正，这使得能斯特效应成为对复合费米子狄拉克性质的有希望的诊断。
2016-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Dipole representation of half-filled Landau level
本研究提出半填充朗道能级中考虑粒子-空穴交换对称性的复合费米子偶极表示变体，构造满足约束与费米能级boost不变性的有效哈密顿量，所得费米液体参数F2与已有数值结果吻合良好。
2023-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Specific heat and pairing of Dirac composite fermions in the half-filled Landau level
最近的一个提议认为，半满朗道能级的另一种描述是无质量狄拉克费米子理论。与我们之前的计算不同，我们通过数值求解{ \em耦合} Eliashberg方程来检查这些狄拉克费米子配对的可能性[Wang and Chakravarty，Phys. Rev. B { \bf 94}，165138（2016）]。此外，根据沃德恒等式计算出的顶点修正为零。我们发现，配对是可能的，在非零角动量通道，唯一的区别是轻微的数值位移。如前所述，配对导致有间隙的Pfronan和反Pfronan状态。然而，在我们的近似方案中，配对是不可能的，在假定的粒子-空穴对称态的$\ell=0$角动量。本文计算了与半满朗道能级有关的无质量狄拉克费米子与横向规范场相互作用系统的低温比热。利用Luttinger公式，在低温极限下，由于横向规范玻色子的交换，发现了$\propto T\ln T$。结果与Halperin，Lee和Read的半满朗道能级的非相对论复合费米子理论中的相应结果一致。
2018-08-06 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Escaping the Composite Fermi Sea: An Incompressible State at Half Filling in Graphene's Lowest Landau Level
Condensed Matter Theory Center, Department of Physics, University of Maryland（马里兰大学凝聚态理论中心）
本研究通过定量能量学分析，揭示朗道能级混合与超短程相互作用是稳定石墨烯半填充不可压缩态的关键机制，并指出强配对复合费米子相为候选基态。
2026-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Composite fermions close to the one-half filling of the lowest Landau level revisited
严格遵循朗道能级填充分数nu_e = p/（2 p + 1）的复合费米子微观理论，我们精确地再现了Willett等人关于nu_e接近1/2的二维电子系统的声表面波实验结果.我们的结果意味着，在对应于nu_e约等于1/2的条件下，电子带质量m_b（不同于复合费米子质量m_*）必须经历一个大幅度的增加。考虑到SAW实验所对应的相对较低的天线电子密度n_e，我们的发现与Shashkin等人[Phys. Rev. B 66，073303（2002）]关于硅中二维电子的实验结果一致，即当n_e降低到约2 x 10^{11} cm^{-2}以下时，m_b急剧增加。我们进一步建立了一个有限的平均自由程l_0是必不可少的观察到的线性的纵向电导率sigma_{xx}（q）从SAW速度的变化。
2005-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Luttinger theorem for the strongly correlated Fermi liquid of composite fermions
虽然一个普通的费米海是微扰强大的相互作用，范式复合费米子（CF）费米海出现作为一个非微扰的后果，在一个系统中，没有费米海开始出现的新兴规范场。平均场图像显示出两个费米海，由最低朗道能级上的电子或空穴组成的复合费米子组成，它们占据着远离半填充的不同区域，因此似乎代表着不同的状态。我们发现，在最低朗道能级上满足粒子-空穴对称性的复合费米子微观理论中，填充因子$ν$和$1-ν$处的费米波矢是相同的，并且与Kamburov { \em et al.} [Phys. Rev. Lett. { \bf 113}，196801（2014）]。我们的计算表明，CF费米海的面积可能会稍微违反Luttinger面积规则。
2015-10-30 cond-mat.str-el
Orbitally Tuned Composite-Fermion Pairing Transitions in Bilayer Graphene
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
通过调控轨道组成，研究双层石墨烯中复合费米子的金属到超流相变，并发现非阿贝尔序的可能
2026-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
The nature of composite fermions and the role of particle hole symmetry: A microscopic account
受半满朗道能级复合费米海粒子-空穴对称性问题的启发，Dam T。孙正义提出了一个有趣的建议[Phys. Rev. X { \bf 5}，031027（2015）]，复合费米子是狄拉克粒子。我们询问狄拉克复合费米子理论的哪些特征及其各种后果可以与基于{ \em非相对论}复合费米子的分数量子霍尔效应和1/2态的成熟微观理论相一致。从微观理论出发，我们得出的儿子的断言，粒子空穴转换的电子在填充因子$ν=1/2$对应于一个有效的时间反转转换（即$\{\vec{k}_j\}$ $\rightarrow$ $\{-\vec{k}_j\}$）的复合费米子，并讨论这如何连接到没有$2k_{\rm F}$背散射的存在下，粒子空穴对称的障碍。通过考虑各种复合费米子$Λ$能级（电子朗道能级的类似物）中的裸空穴，我们确定了$Λ$能级间距，并发现它几乎与$Λ$能级指数无关，与基础复合费米子的抛物线色散一致。最后，我们解决的兼容性的陈-西蒙斯理论与最低的朗道水平的限制，并发现，平均场陈-西蒙斯理论的波函数，以及一类拓扑相似的波函数，是令人惊讶的准确时，投影到最低的朗道水平。这些考虑使我们引入一个“规范形式”的未投影波函数的$n/(2pn-1)$状态，正确地捕捉拓扑性质，即使没有最低的朗道水平投影。
2016-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Weiss Oscillations in the Galilean-Invariant Dirac Composite Fermion Theory for Even-Denominator Filling Fractions of the Lowest Landau Level
本文研究了Dirac复合费米子理论中偶极项修正对最低朗道能级偶分母填充分数下电阻率量子振荡的影响，发现该修正项无法解决理论与实验间的系统差异，推测该差异可能源于规范场涨落效应。
2023-09-07 cond-mat.str-el hep-th
Fractional quantum Hall effect with unconventional pairing in monolayer graphene
受单层石墨烯 $n=3$ Landau 能级偶数分母分数量子霍尔效应启发，研究复合费米子 Bardeen-Cooper-Schrieffer 变分态，发现该能级费米海对 $f$ 波配对不稳定，$n=2$ 能级可能发生 $p$ 波配对，而 $n=0$ 和 $1$ 能级无此现象。
2022-12-03 cond-mat.str-el
Fermi wave vector for the non-fully spin polarized composite-fermion Fermi sea
在半满朗道最低能级处的完全自旋极化复合费米子（CF）费米海具有一个费米波矢$k^*_{\rm F}=\sqrt{4πρ_e}$，其中$ρ_e$是电子或复合费米子的密度，支持复合费米子之间的相互作用可以微扰处理的观点.远离$ν=1/2$，对于$ν<1/2$，该区域被认为与$k^*_{\rm F}=\sqrt{4πρ_e}$一致，但是对于$ν>1/2$，该区域被认为与$k^*_{\rm F}=\sqrt{4πρ_h}$一致，其中$ρ_h$是最低朗道能级中的空穴密度。这一结果与最低朗道能级的粒子-空穴对称性一致。本文研究了自旋单重态CF费米海（CFFS）在$ν=1/2$的费米波矢，其中不考虑粒子-空穴对称性。利用微观CF理论，我们发现对于自旋单重态CFFS，上下自旋CFFS在$ν=1/2$的费米波矢与$k^{*\uparrow,\downarrow}_{\rm F}=\sqrt{4πρ^{\uparrow,\downarrow}_e}$一致，其中$ρ^{\uparrow}_e=ρ^{\downarrow}_e=ρ_e/2$，这意味着复合费米子之间的剩余相互作用对非完全自旋极化CFFS也不会引起非微扰修正.我们的结果支持了这样一个自然的猜想：对于任意自旋极化，CF费米波矢由$k^{*\uparrow}_{\rm F}=\sqrt{4πρ^{\uparrow}_e}$和$k^{*\downa…
2019-10-14 cond-mat.str-el
Metamorphosis of a Quantum Hall Bilayer State into a Composite Fermion Metal
复合费米子金属态出现在量子霍尔双层在总朗道能级填充因子$ν_T$ =1时，隧道隙崩溃的应用程序的面内分量的外部磁场。这种转变的证据被发现在连续的自旋激发下的自旋波模式在塞曼能量的非弹性光散射观察。低位自旋模式被解释为准粒子激发自旋取向和复合费米子朗道能级指数的同时变化。
2007-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Composite fermi liquids in the lowest Landau level
研究了在一般填充$ν= \frac{1}{n}$下的最低朗道能级（LLL）极限下的复合费米液体（CFL）态。我们从旧的观察开始，在可压缩状态下，最低朗道能级上的复合费米子应该被看作是一个带有涡旋的电中性粒子。这导致了CFL的有效理论中缺少Chern-Simons项。我们在这里认为，而不是一个贝里曲率应该封闭的复合费米子的费米面，与总贝里相位固定的填充分数$ϕ_B=-2πν$。我们用填充分数为$ν=1/2q$的费米子和填充分数为$ν=1/(2q+1)$的（单组分和双组分）玻色子的CFL来说明这一点。Berry相导致包括热传导和自旋霍尔传导在内的输运性质的急剧后果，这在RPA近似中不同于标准的Halperin-Lee-Read预测。我们强调，这些结果只依赖于LLL限制，并不需要粒子-空穴对称性，这是目前微观上只为费米子在$ν=1/2$。然而，我们表明，现有的复合费米液体玻色子在$ν=1$的LLL理论确实有一个紧急的粒子-空穴对称性。我们将这种粒子-空穴对称性解释为$ν=0$的空态和$ν=2$的玻色子整数量子霍尔态之间的变换。这种理解使我们能够定义各种玻色子量子霍尔态的粒子-空穴共轭，我们用玻色子Jain和Pfaffian态来说明这些态。玻色子粒子-空穴对称性可以在三维玻色子拓扑绝缘体表面精确实现。我们还表明，与粒子-空穴和自旋$SU(2)$旋转对称性，有没有带隙的拓扑相位的玻色子在$ν…
2016-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Nematic quantum phase transition of composite Fermi liquids in half-filled Landau levels and their geometric response
本文提出了在半满朗道能级下复合费米液体中各向同性-非均匀量子相变的理论。我们表明，量子相变之间的各向同性和双相触发电子之间的吸引力的四极相互作用，在传统的费米液体的情况下。我们导出了基态和相变的理论。该理论基于通量附着过程，该过程将半满朗道能级中的电子液体映射到接近于相变的复合费米液体。我们表明，局域涨落的量子序参量作为一个有效的动力学度规相互作用与底层的陈-西蒙斯规范场与通量附件。Chern-Simons规范场的涨落和量子序参量的涨落都能破坏复合费米子准粒子，使系统进入非费米子液态。由于朗道阻尼效应，各向同性-向列相相变的有效场论具有$z = 3$动力学指数。我们发现，有一个Berry相型项，它支配的有效动力学的序参量波动，这可以被解释为一个非普遍的“霍尔粘度”的动力学度规。我们证明了有效场论有一个Wen-Zee型项。这两项都来源于陈-西蒙斯规范场的时间反演破缺涨落。我们提出了一个微扰计算的霍尔粘度，也表明，这一项也得到了一个沃德恒等式。我们表明，旋错的流体，携带电荷。我们表明，在射频电导率实验中观察到的共振可以解释为一个戈德斯通模式的晶格效应间隙。
2016-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Hamiltonian theory for Quantum Hall systems in a tilted magnetic field: robustness of activation gaps
我们利用Shankar和Murthy发展的哈密顿理论研究了倾斜磁场中的量子霍尔系统。由于系统在$z$方向上的有限宽度，磁场的平行分量将各向异性引入到有效的二维相互作用中。这种各向异性的影响可以有效地捕获最近提出的广义赝势。我们发现赝势的非对角分量导致了复合费米子朗道能级的混合，这是对复合费米子理论中填充$p$朗道能级图像的扰动.通过改变复合费米子的内部几何形状，这样的扰动可以最小化，可以找到相应的激活间隙为不同的倾斜角，我们计算出相关的最佳度量。我们的研究结果表明，激活间隙是显着鲁棒的面内磁场在最低的朗道水平。
2018-07-25 cond-mat.str-el
The composite fermion theory revisited: a microscopic derivation without Landau level projection
复合费米子（CF）理论既给出了许多分数量子霍尔（Fractional Quantum Hall，HALL）态的唯象描述，又为这些拓扑相的大规模数值计算提供了微观结构。然而，将电子的量子霍尔（IQH）态映射到CF的整数量子霍尔（IQH）态的基本假设并没有正式建立。微观计算所需的朗道能级（LL）投影在某种意义上是不受控制和不可预测的。我们严格推导出电子和CFs之间的幺正关系，表明后者自然地出现在一个单一的LL内的特殊相互作用，而不诉诸于任何投影的手。在这个框架中，所有与传统CF理论（例如Jain级数）所描述的那些拓扑等价的BTH态都具有可以明确导出的精确模型哈密顿量，并且我们可以很容易地从相互作用的CF中推广到BTH态。我们的推导揭示了CF理论和赝势/杰克多项式构造之间的基本联系，并认为所有阿贝尔CF态在物理上等价于IQH态，而大量的非阿贝尔CF态可以系统地构造和分类。我们还讨论了基于CFs作为基本粒子的描述对实验和有效场论描述的影响。
2022-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spontaneous Parity Breaking in Spin-Orbital Coupled Systems
在蜂窝晶格上的双带哈伯德模型中研究了电荷、自旋和轨道阶数对自发宇称破缺的影响。这是一个最小模型，其中轨道间跳跃、原子自旋轨道耦合和强电子相关产生了迷人的性质，例如磁电效应、量子自旋霍尔效应以及能带结构中的自旋或谷分裂。我们对可能的破宇称态进行了对称性分析，并对它们的竞争进行了平均场分析。我们发现，在1/4填充的模型表现出自旋轨道复合有序态和电荷有序态，除了顺磁量子自旋霍尔绝缘体。我们发现，复合有序相表现出两种类型的磁电响应。电荷有序态在能带结构中表现出自旋分裂，而拓扑性质随电子相关性而变化。
2014-06-09 cond-mat.str-el
The half-filled Landau level: the case for Dirac composite fermions
分数量子霍尔效应中最引人注目的实验发现之一是当电子密度接近磁通量量子密度（$ν= 1/2$）的一半时，费米面出现的证据。Halperin、Lee和Read（李）的开创性工作首先预测，在$ν= 1/2$中，复合费米子--一个电子和一对涡旋的束缚态--经历零净磁场，并可以形成一种具有出射费米表面的“复合费米液体”。在本文中，我们使用无限圆柱DMRG提供了令人信服的数值证据证明存在一个费米海的复合费米子的现实之间的相互作用在$ν= 1/2$的电子。此外，我们表明，该状态是粒子-空穴对称的，在相反的结构的量子阱。相反，如果复合费米子是有限密度的无质量狄拉克粒子，类似于3D拓扑绝缘体的表面态，我们的发现是一致的。利用这个类比，我们设计了一个数值试验，并成功地观察到狄拉克粒子的$2k_F$后向散射特性的抑制。
2015-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Microscopic derivation of Ginzburg-Landau theories for hierarchical quantum Hall states
我们提出了一个金兹伯格-朗道理论的阿贝尔量子霍尔层次的一个大的和重要的部分，包括显着观察到的耆那教序列。通过一种广义的“通量附着”构造，我们将Ginzburg-Landau-Chern-Simons复合玻色子理论推广到由准电子和准空穴凝聚得到的态，并将相应的波函数表示为共形场论中的标量.这就产生了一个精确的识别相对论性标量场进入这些散射器的原始电子场。
2020-04-23 cond-mat.str-el
Spontaneous breaking of non-invertible symmetries and duality to beyond-Landau transitions
Institute for Quantum Information and Matter, California Institute of Technology（加州理工学院量子信息物质研究所）；Department of Physics, California Institute of Technology（加州理工学院物理系）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；Department of Physics, Harvard University（哈佛大学物理系）；Department of Physics and Center for Theory of Quantum Matter, University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校物理系与量子物质理论中心）；C.N. Yang Institute for Theoretical Physics, Stony Brook University（纽约州立大学石溪分校杨振宁理论物理研究所）
通过具体晶格模型研究非可逆Rep(H8)对称性的自发破缺相，发现其可用局域序参量的长程关联表征，并建立了非可逆对称性破缺相变与可逆对称性退禁闭量子临界点之间的对偶条件。
2026-05-26 cond-mat.str-el hep-th
Topological versus Landau-like phase transitions
对由自发对称性破缺引发的连续相变的研究带来了新的概念，彻底改变了我们对多体系统的理解。近年来，通过对称性保护拓扑相的发现，人们认识到对称性相同但拓扑结构不同的态之间也可以连续发生量子相变。这里我们要问“这两种类型的相变有何区别“。
2015-11-23 cond-mat.str-el
Valley polarization and susceptibility of composite fermions around nu=3/2
我们报告的分数量子霍尔态的磁输运测量的AlAs量子阱朗道能级填充因子nu = 3/2，表明准粒子的复合费米子（CFs）与谷自由度。通过监测这些国家作为一个功能的应用破缺应变的谷级交叉，我们确定CF谷的磁化率和极化。这些数据可以很好地解释了一个简单的朗道级风扇图CF，并在近定量的CF自旋极化的结果报告。
2007-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Lowest Landau level theory of the bosonic Jain states
量子霍尔系统提供了最熟悉的设置，其中强粒子间相互作用与单粒子状态的拓扑结构相结合，产生新的现象。尽管我们对这些系统有着成熟的理解，但当哈密顿量被限制在最低朗道能级的非对易空间时，一个开放的挑战是发展一个微观理论来捕捉它们的普适和非普适性质。在这里，我们发展这样一个理论的Jain序列的玻色子分数量子霍尔态填充$ν={p\over p+1}$。在$ν= 1$的母体复合费米液体的最低朗道能级描述的基础上，我们描述了如何掺杂系统以达到Jain态。在掺杂时，复合费米子填充朗道能级的非对易概括，并且Jain态对应于整数复合费米子填充。使用这种方法，我们得到了一个近似的表达式，没有提到任何长波长近似的玻色Jain序列间隙。此外，我们表明，普遍的属性，如霍尔电导率，编码在一个有效的非对易陈-西蒙斯理论，这是获得整合出的复合费米子。这个理论与我们熟悉的交换空间上的阿贝尔陈-西蒙斯理论具有相同的拓扑内容。
2021-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Identifying the topological order of quantized half-filled Landau levels through their daughter states
本文证明半填充朗道能级的热霍尔电导所对应的马约拉纳边缘模式整数可由其上、下方涌现的阿贝尔分数量子霍尔态序列组合唯一确定，并通过层级与复合费米子方法揭示了复合费米子对形成的玻色整数量子霍尔态的关键作用。
2024-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Radiation-Induced Zero-Resistance State at Low Magnetic Fields and near Half Filling of the Lowest Landau Level
我们从理论上预言了在最低朗道能级接近半满时辐射诱导的"零电阻态“，它是由复合费米子朗道能级引起的振荡态密度下的光子辅助输运引起的，类似于低磁场下辐射诱导的电子”零电阻态“.基于非微扰理论，我们证明了辐射场不破坏电子和通量量子的束缚态，即复合费米子。我们的预测与辐射场的功率和频率无关。
2004-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Microscopic derivation of Dirac composite fermion theory: Aspects of noncommutativity and pairing instabilities
基于以前的工作[N]。Read，Phys. Rev. B 58，Z. Dong和T. Senthil，16262（1998）; Phys. Rev. B 102，205126（2020）]中，在填充因子为$ν= 1$的玻色子系统中，我们从第一性原理出发，应用Hartree-Fock方法，在一个较好的表示中导出了半填充朗道能级的Dirac复合费米子理论。微观配方的基础上，在长波长的限制，我们提出了一个非交换的场论的描述，这在一个交换的限制再现的儿子的理论，与额外的条款，可以预期的物理理由。本文还利用该问题的微观表象讨论了复合费米子的配对不稳定性。我们发现，存在的粒子-空穴对称性破缺导致弱（BCS）耦合$p$ -波配对在最低的朗道水平，和强耦合$p$ -波配对在第二朗道水平，发生在一个带几乎平坦的色散，三次幂函数的动量。
2021-09-27 cond-mat.str-el hep-th
Transitions from Composite Fermi Liquid to Moore-Read States in Weyl Semimetals
本文发现在Weyl半金属的同一Weyl轨道Landau能级中存在复合费米液体、Moore-Read态和电荷密度波，并通过改变Weyl点间距或调节磁场方向实现了这些奇特态之间的转变。
2025-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Partial filled Landau Level at even denominator, a vortex metal with Berry phase
我们发展了部分填充朗道能级的涡旋金属理论，在$ν=\frac{1}{2n}$中，它的基态包含一个由电子涡旋形成的复合费米面。在投影朗道能级极限下，复合费米面包含$\frac{-π}{n}$ Berry相.这种分数Berry相位是LL投影的结果，LL投影产生GMP引导中心代数并修饰涡旋金属的运动方程的异常速度。此外，我们研究了一个粒子-空穴对称双层系统与$ν_1=\frac{1}{2n}$和$ν_2=1-\frac{1}{2n}$在每一层，并证明，$\frac{-π}{n}$ Berry相的复合费米面导致抑制$2k_f$背散射的PH伙伴双层，这可能是一个吸烟枪检测分数Berry相。我们还提到了在这种双层系统中的各种不稳定性和竞争秩序，包括由量子临界驱动的$Z_{4n}$拓扑秩序相。
2017-11-10 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con hep-th
Fluctuations and magnetoresistance oscillations near the half-filled Landau level
从理论上研究了周期性一维静电势作用下半满最低朗道能级（$ν= 1/2$）附近的磁阻振荡。我们使用Son的狄拉克复合费米子理论[Phys. Rev. X 5 031027（2015）]，其中$ν=1/2$态由量子电动力学的$(2+1)$维理论描述。我们扩展了以前的工作，研究这些振荡的平均场极限考虑规范场波动的影响在一个大的味道近似。对所得Schwinger-Dyson方程的自洽分析表明，涨落动态地产生了规范场的Chern-Simons项和远离$ν=1/2$的狄拉克复合费米子的依赖于磁场的质量。我们展示了这种质量如何导致振荡极小值的位置的偏移，从而提高了与实验的比较[Kamburov et.例如，物理修订信函113，196801（2014）]。这些振荡的温度依赖性振幅可以实现测量该质量的替代方式。这个振幅也可能有助于区分狄拉克和Halperin，Lee和Read半满朗道能级的复合费米子理论。
2019-07-16 cond-mat.str-el hep-th
Possible Reentrance of the Fractional Quantum Hall Effect in the Lowest Landau Level
在最近发展起来的相互作用复合费米子模型的框架下，我们计算了自旋极化复合费米子的不同固相和Laughlin型液相的能量。在电子填充因子nu = 4/11、6/17和4/19附近，液相具有比竞争固体更低的能量，因此可能是nu = 4/11处的分数量子霍尔效应的原因。当改变磁场时，固相和液相之间的交替可能导致重入现象，类似于观察到的重入积分量子霍尔效应。
2004-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Weiss oscillations and particle-hole symmetry at the half-filled Landau level
二维电子气最低朗道能级的粒子-空穴对称性要求霍尔电导率在半填充时等于$\pm e^2/2h$。利用Son提出的Dirac复合费米子理论，研究了在周期性一维静电势作用下，弱破缺的粒子-空穴对称性对磁电阻半填充振荡的影响.在固定的电子密度，振荡的最小值是不对称的偏向较高的磁场，而在固定的磁场，振荡发生对称的电子密度变化约半填充。我们发现一个近似的“总和规则”遵守所有对振荡极小值，可以在实验中进行测试。Halperin、Lee和Read（1997）的复合费米子理论的磁阻振荡极小值的位置与其粒子-空穴共轭的位置完全一致。在目前的实验分辨率内，狄拉克复合费米子产生的振荡最小值的位置与HLR的位置一致。这些结果可能表明，所有三个复合费米子理论描述了相同的长波长物理。
2017-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
The Dirac composite fermion of the fractional quantum Hall effect
本文综述了最近提出的半满朗道能级的狄拉克复合费米子理论。本文基于2016年3月11日至13日在芝加哥大学Nambu研讨会上的演讲。
2016-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Correlation-hole induced paired quantum Hall states in lowest Landau level
本文发展了最低朗道能级的成对偶分母分数量子霍尔态的理论。我们表明，电子绑定到量子化的漩涡，形成复合费米子，通过一个精确的瞬时相互作用，有利于手征p波配对。两个正则对偶配对能隙函数由玻色子Laughlin波函数（Jastraw因子）关联，由于相关空穴。我们发现，对于弱库仑相互作用，在长波极限下，基态是Moore-Read赝势，对于中等相互作用，基态是振荡对函数的新赝势，超过临界相互作用强度时，基态是Read-Rezayi复合费米液体.我们的发现与最近在非对称宽量子阱中观察到的1/2和1/4分数量子霍尔效应一致。
2010-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin-Polarization of Composite Fermions and Particle-Hole Symmetry Breaking
研究了限制在对称GaAs量子阱中的二维电子系统中分数量子霍尔态的自旋极化能（$α_{\rm C}$）。我们发现随着阱宽的增加，$α_{\rm C}$显著降低。在具有可比电子层厚度的系统中，朗道能级填充$ν=3/2$附近的分数态的$α_{\rm C}$大约是$ν=1/2$附近的分数态的两倍，这表明粒子-空穴对称性被破坏。理论计算，其中包括朗道水平混合通过一个有效的三体相互作用，和有限的层厚度，捕捉到一定的定性特征的实验结果。
2014-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Emergent particle-hole symmetry in the half-filled Landau level
我们提供了一个有效的描述的粒子-空穴对称状态的电子在半满朗道水平，从传统的方法开创了Halperin，李和阅读。具体来说，我们研究了一个系统组成的交替准一维带的复合费米液体（CFL）和复合空穴液体（CHL），这两者都打破粒子-空穴对称性。当CFL和CHL带的大小相同时，在单个朗道能级（交换CFL和CHL）的粒子-空穴变换和一个单位（等于带宽度）的平移的联合作用下，所产生的状态显然是不变的。在长的距离相比，带的宽度，我们证明了该系统所描述的狄拉克费米子耦合到一个紧急的规范场，与反幺正的粒子-空穴对称性，最近提出的儿子。
2016-03-17 cond-mat.str-el hep-th
Spontaneous symmetry breaking of magnetostriction in metals with multi-valley band structure
我们证明了在强磁场中，当电子朗道能级接近金属的费米能级时，金属可以发生一级相变。这种转变是由于电子-声子相互作用，其特征在于金属磁致伸缩的跳跃。如果在金属中存在几个等效的电荷载流子群，则当朗道能级穿过费米能时，可以发生磁致伸缩的自发对称性破缺，并且这种破缺本身表现为改变金属的晶体对称性的一系列结构相变。有了这些结果，我们讨论了不寻常的发现最近发现的铋。[在新版本中添加了更多的解释和示例。
2015-02-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Composite fermions in ideal Chern bands
Washington University in St. Louis（圣路易斯华盛顿大学）
本研究将复合费米子框架扩展到理想Chern带，构造Jain态波函数，发现其与精确本征态高度重叠，并揭示准粒子带Berry通量异于朗道能级，为分数量子Chern绝缘体任意子提供新描述。
2026-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
