最近在石墨烯异质结构中的实验已经观察到陈绝缘体-通过周期性衬底电势使整数和分数量子霍尔态成为可能。在这里,我们从理论上研究了不同的陈绝缘体之间的竞争,这可以通过周期势的振幅调谐,导致一个新的QED $_3$ -陈-西蒙斯理论描述的量子临界点的家庭。在这些临界点上,狄拉克费米子的$N_f$类通过陈-西蒙斯水平$K$的涌现U $(1)$规范理论相互作用,并且值得注意的是,整个家族(包括任何$N_f$或$K$)可以在外部磁场的特定值下实现。粒子-空穴共轭Jain态之间的跃迁实现了“纯”QED $_3$,其中多种口味的狄拉克费米子与Maxwell U $(1)$规范场相互作用。临界点的多味性质导致涌现的SU $(N_f)$对称性。具体而言,在从$ν=$ 1/3到2/3量子霍尔态的跃迁处,出现的SU(3)对称性预测了具有增强的双折射率的电荷密度波的八位组,这通过适用于石墨烯异质结构的微观模型的DMRG数值模拟来验证。我们提出了陈氏绝缘体的实验,可以解决2+1维共形场论研究中的开放问题,并测试最近的对偶启发的示意图。
英文摘要:
Recent experiments in graphene heterostructures have observed Chern insulators - integer and fractional Quantum Hall states made possible by a periodic substrate potential. Here we study theoretically the competition between different Chern insulators, which can be tuned by the amplitude of the periodic potential, leads to a new family of quantum critical points described by QED$_3$-Chern-Simons theory. At these critical points, $N_f$ flavors of Dirac fermions interact through an emergent U$(1)$ gauge theory at Chern-Simons level $K$, and remarkably, the entire family (with any $N_f$ or $K$) can be realized at special values of the external magnetic field. Transitions between particle-hole conjugate Jain states realize "pure" QED$_3$ in which multiple flavors of Dirac fermion interact with a Maxwell U$(1)$ gauge field. The multi-flavor nature of the critical point leads to an emergent SU$(N_f)$ symmetry. Specifically, at the transition from a $ν=$1/3 to 2/3 quantum Hall state, the emergent SU(3) symmetry predicts an octet of charge density waves with enhanced susceptibilities, which is verified by DMRG numerical simulations on microscopic models applicable to graphene heterostructures. We propose experiments on Chern insulators that could resolve open questions in the study of 2+1 dimensional conformal field theories and test recent duality inspired conjectures.
Tailoring Emergent Magnetic Moment in La$_{0.7}$Sr$_{0.3}$MnO$_3$-Bi$_2$Te$_3$ Heterostructures via Interfacial Reconstructions
Norwegian University of Science and Technology(挪威科技大学);STFC Rutherford Appleton Laboratory(STFC鲁瑟福阿普尔顿实验室);National Institute of Standards and Technology(美国国家标准与技术研究院);University of Duisburg-Essen(杜伊斯堡-埃森大学)
Interface and Strain Control of Emergent Weyl Semimetallic Phase in SrNbO$_{3}$/LaFeO$_{3}$ Heterostructures
Institute of Physics, Bhubaneswar(布巴内斯瓦尔物理研究所);Homi Bhabha National Institute(霍米·巴巴国立研究所);Center for Atomistic Modelling and Materials Design, Indian Institute of Technology Madras(马德拉斯印度理工学院原子建模与材料设计中心);Condensed Matter Theory and Computational Lab, Department of Physics, Indian Institute of Technology Madras(马德拉斯印度理工学院物理系凝聚态理论与计算实验室);Laboratoire Albert Fert, CNRS, Thales, Université Paris-Saclay(阿尔伯特·费特实验室,法国国家科学研究中心,泰雷兹,巴黎萨克雷大学);School of Basic Sciences, Indian Institute of Technology Bhubaneswar(布巴内斯瓦尔印度理工学院基础科学学院);School of Physical Sciences, National Institute of Science Education and Research(国立科学教育与研究学院物理科学学院);Peter Grünberg Institute, Forschungszentrum Jülich(于利希研究中心彼得·格林伯格研究所);Department of Physics, Indian Institute of Science Bangalore(班加罗尔印度理工学院物理系)
利用复合费米子平均场论研究了整数量子霍尔平台跃迁.我们证明了相关非线性西格玛模型中的拓扑$θ= π$项[P. Kumar et al.,Phys. Rev. B 100,235124(2019)]对某种粒子-空穴对称性破坏扰动是稳定的,由复合费米子有效质量参数化。这一结果适用于Halperin、Lee、Read和Dirac复合费米子理论,代表了一种涌现的粒子-空穴对称性。对于没有粒子-空穴对称性的无序系综,我们发现$θ$可以在扩散区连续变化。我们的研究结果呼吁进一步研究高原转变的普遍性。
Anomalous Magnetoresistance by Breaking Ice Rule in Bi2Ir2O7/Dy2Ti2O7 Heterostructure
虽然几何受抑量子磁体以各种奇异的自旋态而闻名,这些自旋态对理解涌现现象以及实现革命性的量子技术具有极大的兴趣,但它们中的大多数必然是良好的绝缘体,难以与依赖于移动载流子的现代电路集成。将涨落和受抑时刻的激发转化为电子响应的巨大挑战是找到引入载流子的方法,这些载流子与局域自旋相互作用而不破坏自旋态。在这里,我们表明,通过设计一个Bi 2 Ir 2 O 7/Dy 2 Ti 2 O 7异质结构,在绝缘Dy 2 Ti 2 O 7的自旋冰规则的打破可以导致在Bi 2 Ir 2 O 7导电层,可以检测到异常磁阻的电荷响应。这些结果展示了一种新颖可行的界面方法,用于电子探测绝缘磁体中的奇异自旋态,为受抑量子磁体的金属化奠定了蓝图。
Perspective: Strongly correlated and topological states in [111] grown transition metal oxide thin films and heterostructures
我们强调了最近的进展,在[111]取向的过渡金属氧化物薄膜和异质结构,这是出了名的难以实现相比,他们的[001]取向的对应物的强关联和拓扑状态的理论,材料制造和实验表征。我们专注于两类复杂的氧化物,具有化学式ABO 3和A2 B2 O 7,其中B位点被具有局部矩的开壳过渡金属离子占据,A位点通常是稀土。由这些母体复合晶格衍生出的[111]取向准二维晶格可以表现出特殊的几何和对称性,即屈曲的蜂窝晶格,以及kagome和三角晶格。这些晶格基序形成了以奇异磁性、各种形式的轨道有序、拓扑绝缘体、拓扑半金属、量子反常霍尔绝缘体和量子自旋液体表示的突现强关联和拓扑态的基础。对于具有高原子序数的过渡金属离子,自旋-轨道耦合起着重要作用,并且可能在电子能带结构和磁激发光谱中产生额外的拓扑特征。我们通过阐述这一积极发展领域的开放挑战和机遇来结束展望。
Frustration effects on the magnetization plateau physics in a trimerized quantum spin-1/2 chain
Instituto de Física, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul(南马托格罗索联邦大学物理研究所);Departamento de Física, Universidade Federal de Santa Maria(圣玛丽亚联邦大学物理系)