SU(4) Skyrmions and Activation Energy Anomaly in Bilayer Quantum Hall Systems
双层QH系统在最低朗道能级中具有四个能级，对应于层和自旋自由度。我们调查的制度，所有四个级别几乎退化，同样活跃的系统。基本的群结构是SU（4）。在$ν=1$，QH态是两层之间的电荷可转移态，SU（4）同位旋相干自发发展。准粒子是与SU（4）skyrmions相同的同位旋结构。Skyrmion能量由库仑能量、塞曼能量和赝塞曼能量组成。库仑能由自能、电容能和交换能组成。在平衡点，只有赝自旋被激发，除非隧道能隙太大。然后，通过控制偏置电压，系统从平衡点向单层点转变，SU（4）skyrmion从赝自旋skyrmion极限不断演化到自旋skyrmion极限.我们的理论结果很好地解释了Murphy等人和Sawada等人关于平行磁场引起的激活能异常的实验数据。
2004-06-11 cond-mat.mes-hall hep-th
Controlled creation and stability of kπ-skyrmions on a discrete lattice
利用Landau-Lifshitz-Gilbert方程和测地线轻推弹性带方法确定了离散晶格上kπ-skyrmions的尺寸和激活能。所采用的原子材料参数基于Skyrmionic材料系统Pd/Fe/Ir（111）。我们发现2π-skyrmion和3π-skyrmion坍缩的临界磁场非常接近，并且远低于1π-skyrmion的临界磁场。保护结构的活化能并不严格地随着k的增加而减小，因为取决于所施加的磁场，3π-skyrmion的活化能可以大于2π-skyrmion的活化能。此外，我们提出了一种方法的开关的skyrmion顺序k的反转的磁场方向在有限大小的样品。
2018-02-26 cond-mat.mes-hall
NMR Evidence for Spin-Pseudospin Intermixing in Quantum Hall Skyrmions
本文利用电流泵浦核磁共振技术研究了双层量子霍尔系统中总填充因子nu =1附近的准粒子。测量的奈特位移揭示了准粒子中的自旋分量随$Δ_{SAS}$的增加而连续增加。结合由激活能隙测量得到的赝自旋分量的结果，这表明自旋和赝自旋都包含在中间态$Δ_{SAS}$的准粒子中，为自旋-赝自旋混合SU（4）skyrmion的存在提供了证据.核自旋弛豫测量表明，SU（4）skyrmion系统的集体行为随$Δ_{SAS}$的性质发生了变化.
2009-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Conductivity activation energy for bilayer hetero-structures at integer filling numbers
本文报道了双层异质结构二维电子气中低能激发的研究。我们将双层哈密顿量分解为SU（4）对称部分和各向异性部分，并将后者视为微扰。我们发现Goldstone和带电激发- skyrmions -都受非线性西格玛模型支配。我们计算了Skyrmion的各向异性能隙在双层膜的倾斜反铁磁相中有一个显著的极小值。我们将我们的发现与最近的实验结果进行了比较。
2000-03-08 cond-mat.mes-hall
Disorder-induced temperature-dependent transport in graphene: Puddles, impurities, activation, and diffusion
我们从理论上研究了单层和双层石墨烯的输运性质，在存在由带电杂质诱导的电子-空穴水坑的情况下，这些杂质总是存在于石墨烯环境中。我们计算石墨烯的电导率，考虑到非平均场的两个组件的性质，运输在高度不均匀的密度和潜在的景观，其中激活的运输在整个潜在的波动，在水坑制度共存的定期金属扩散运输。水坑的存在允许在低载流子密度下的局部活化，引起单层和双层石墨烯系统的导电性的绝缘温度依赖性。我们还批判性地研究了在水坑存在下单层和双层石墨烯运输之间的定性相似性和定量差异。我们的理论计算解释了温度依赖性输运的非单调特征，这在低迁移率石墨烯样品中是实验上普遍观察到的。我们建立了2-分量性质（即，活化的和扩散的）石墨烯输运，该输运是由电势波动引起的不均匀密度水坑的存在引起的。石墨烯电导率的温度依赖性由许多竞争机制引起，即使不考虑任何声子效应，例如载流子从价带到导带的热激发、温度依赖性屏蔽、与环境中的随机带电杂质诱导的电子-空穴水坑相关的电势波动的热激活，导致非常复杂的温度依赖性，其取决于载流子密度和感兴趣的温度范围。
2011-09-26 cond-mat.mes-hall
Skyrmion $\leftrightarrow$ pseudoSkyrmion Transition in Bilayer Quantum Hall States at $ν=1$
在$ν=1$的双层量子霍尔态已被证明具有层间相位相干的独特状态。该态既有自旋Skyrmion的激发，又有赝自旋的赝Skyrmion的激发。结果表明，通过改变两层电子密度之间的不平衡，Skyrmion $\leftrightarrow$ pseudoSkyrmion跃迁在态中发生;在平衡点实现了PseudoSkyrmion跃迁，而在大的不平衡点实现了Skyrmion跃迁.通过观察激活能对平行于层的磁场的依赖性，可以看出这种转变。
2001-08-06 cond-mat.mes-hall
Defect-implantation for the all-electrical detection of non-collinear spin-textures
过去、现在和未来的信息技术设备的可行性取决于它们对杂质存在的敏感性。后者可能导致电阻率异常，即所谓的近藤效应，重塑非线性霍尔效应或降低自旋电子学中必不可少的磁阻效应的效率。在这里，我们证明，原子缺陷，使高效的全电检测自旋涡旋纹理，特别是磁skyrmions，这是有前途的位候选人在未来的自旋电子器件。杂质放大裸输运信号，并可以显着改变自旋混合磁阻（XMR）取决于它们的化学性质。这两种效应的缺陷增强XMR（DXMR）的监测方面所示的3D和4D过渡金属缺陷在附近的Skyrmions产生的PdFe双层沉积在Ir（111）。设备中杂质的不可避免性促进了DXMR在读取架构中的实施，并直接影响磁存储技术。
2019-06-20 cond-mat.mes-hall
Improved Composite-Boson Theory of Quantum Hall Ferromagnets and Skyrmions without Sigma Models
我们提出了一个改进的量子霍尔铁磁体的复合玻色子理论，其中的场算符只描述了物理自由度代表偏离基态。在这个方案中，skyrmions似乎只是一般的激发局限在最低的朗道水平。我们计算了一个skyrmion的激发能。我们的理论估计解释了由于Schmeller等人的活化能数据。
1998-06-11 cond-mat.mes-hall
Skyrmions and Quantum Hall Ferromagnets in Improved Composite-Boson Theory
提出了一种改进的量子霍尔铁磁体复合玻色子理论。它与微观波函数理论密切相关。其特征在于，场算符仅仅描述了代表偏离基态的物理自由度。它为分析\LLLd中的激发态提供了一个强有力的工具。激发包括Goldstone模和非局域拓扑孤子。孤子是分别带有U（1）和SU（2）拓扑荷的涡旋和Skyrmion。它们的经典组态是由它们的微观波函数导出的。计算了单个Skyrmion的激活能，很好地解释了实验数据。
1999-01-22 cond-mat.mes-hall
Statics and Dynamics of Skyrmions Interacting with Pinning: A Review
本文综述了磁性斯格明子与钉扎相互作用的静力学与动力学，涵盖钉扎机制、去钉扎现象、霍尔角效应及控制方法，并展望未来方向。
2021-02-20 cond-mat.mes-hall
Field Theory of Quantum Hall Effects, Composite Bosons, Vortices and Skyrmions
基于\CB图像，建立了量子霍尔效应的场论.它与微观波函数理论密切相关。其特征在于，场算符仅仅描述了代表偏离劳克林态的物理自由度。它是分析\LLL激发态的有力工具。结果表明，在无自旋量子霍尔系统中，所有的激发都是非局域拓扑孤子。另一方面，在自旋自由度的存在下，它表明，一个量子相干性自发地发展，其中激发包括一个Goldstone模式，除了非局域拓扑孤子。孤子是分别带有U（1）和SU（2）拓扑荷的涡旋和Skyrmion。它们的经典组态是由它们的微观波函数导出的。Skyrmion仅仅表现为\LLL中的低能激发，而不是有效非线性西格玛模型的解。我们使用它作为Skyrmion理论的一致性检查，Skyrmion在Skyrmion尺寸的消失极限中被减少到涡旋。我们评估了一个Skyrmion的激活能，并与实验数据进行了比较。
1998-03-13 cond-mat.mes-hall
The influence of adatom diffusion on the formation of skyrmion lattice in sub-monolayer Fe on Ir(111)
本文利用自旋极化扫描隧道显微镜研究Ir(111)上Fe单层中斯格明子晶格的形成，发现Fe吸附原子的扩散长度对斯格明子的形成起决定性作用，杂质密度低于0.006/nm2或低温30K下无斯格明子生成。
2023-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fractional and integer quantum Hall effects in the zeroth Landau level in graphene
石墨烯零朗道能级分数量子化霍尔效应的实验揭示了填充因子在0| ν| <1和1<|ν| <2。我们认为，这些差异在很大程度上可以理解为破坏SU（2）谷对称性的哈密顿量中的项的影响的结果，我们发现这对|ν| <1，但可忽略不计，|ν|>1.谷各向异性的有效缺乏，|ν|>1表示具有奇数分子的状态，例如|ν| =5/3或7/5可以容纳大的谷skyrmions形式的带电激发，其具有低的能量成本，并且可以容易地通过耦合到杂质而被诱导。在这些分数下没有观察到量子霍尔态可能是由于谷skyrmions的影响。为|ν| <1时，各向异性项有利于电子占据具有相反自旋的状态的相，类似于先前假设为ν=0时的基态的反铁磁状态。的各向异性和塞曼能量抑制大面积skyrmions，使量子化霍尔态可以观察到在一组分数类似的GaAs二维电子系统。在垂直磁场B中，库仑能量（随B^{1/2}变化）和塞曼能量（随B变化）之间的竞争可以解释在固定ν下观察到的作为B函数的明显相变，即具有不同自旋极化度的状态之间的跃迁。除了分析不同的分数态，以及研究无序对谷skyrmions的影响外，我们还提供了整数填充ν=0和ν=-1时能隙随磁场变化的新实验数据，并研究了谷skyrmions可能解释在ν=-1时观察到的较小能隙的可能性。
2013-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum Brownian Motion of a Magnetic Skyrmion
在微观理论下，我们研究了磁绝缘体中的Skyrmion的量子布朗运动，该运动与磁振子量子激发池耦合。内在的Skyrmion浴耦合引起的Skyrmion质心的阻尼项，这是有限的，直到零温度由于磁振子浴的量子性质。我们表明，量子版本的波动耗散定理获得了非平凡的温度依赖性。因此，Skyrmion均方位移在零温度下是有限的，并且具有与温度成二次方的快速热激活，与经典唯象理论预测的线性增加相反。研究了直接作用于磁振子池的外部振荡驱动器的影响。我们推广的标准量子理论的耗散，我们明确表明，额外的时间依赖性耗散项产生的外部驱动器。从这些，我们强调摩擦和拓扑电荷重整化项，这是缺席的静态限制。Skyrmion响应函数继承了驱动场的时间周期性，因此在驱动周期内增强和降低。最后，我们提供了一个广义版本的非平衡波动耗散定理有效的弱驱动浴。
2019-04-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electron - hole asymmetry and activation energy in quantum Hall ferromagnets
我们认为，在铁磁量子霍尔效应液体在$ν=2N+1$的耗散输运是由一个电子和一个反kyrmion（拓扑结构，代表一个孔与“屏蔽”交换相互作用）对的热激活为主，从而体现了量子霍尔铁磁体的电子-空穴对称性的缺乏。我们发现这种对的激活能不是交换能，而是由skyrmion的塞曼过剩能和它的拓扑结构的充电能：$${\cal E}=aε_{\rm Z}^{1/3}E_{\rm C}^{2/3}\ln ^{1/3}(\frac{\Im_{i}}{E_{\rm C}^{2/3}ε_{\rm Z}^{1/3}}), E_{\rm C}=\frac{e^{2}}{χλ}, $$ with $ a\approx 1.75$之间的相互作用决定的.
2000-03-16 cond-mat.mes-hall
Conductivity of two-dimensional narrow gap semiconductors subjected to strong Coulomb disorder
在理想的无无序情况下，二维带隙绝缘体具有等于带隙$Δ$的一半的电导率的激活能。但输运实验在低温下通常表现出小得多的活化能，并且该活化能与$Δ$之间的关系尚不清楚。在这里，我们考虑的温度依赖的电导率的二维绝缘体的基板上含有库仑杂质，与随机电位振幅$Γ\gg Δ$。我们发现，一般表现出三种制度的导电性，只有最高温度制度表现出的活化能，反映了带隙。在较低的温度下，传导通过激活跳跃或Efros-Shklovskii可变范围跳跃在由无序产生的电子和空穴水坑之间进行。我们发现，与这些过程相关的激活能和特征温度急剧崩溃附近的临界杂质浓度。较大的浓度导致指数小的活化能和指数长的局域化长度，这在介观样品中可以表现为无序诱导的绝缘体到金属的转变。我们也达到了一个类似的陡峭的无序驱动的绝缘体-金属过渡的三维拓扑绝缘体的薄膜具有大的介电常数，其中库仑杂质内的膜创建一个大的无序电位由于限制其电场内的膜。
2022-02-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Collective excitations in a magnetically doped quantized Hall ferromagnet
发展了含有磁性3d杂质的半满朗道能级（量子化霍尔铁磁体）磁量子化二维电子气（2DEG）的集体态理论.研究了杂质与2DEG的Lande g因子符号相反的n型GaAs掺杂Mn的特殊情况下，束缚态和离域态自旋激子的光谱以及杂质3d能级由于与2DEG的间接交换作用而产生的塞曼分裂的重整化.如果2DEG g因子的符号由于外部影响而改变，则可能出现与杂质相关的到新的基态相的转变，呈现各种自旋翻转和类skyrmion织构。这些阶段的存在条件进行了讨论。PACS：73.43.Lp，73.21.Fg，72.15.Rn
2008-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Conductivity of two-dimensional small gap semiconductors and topological insulators in strong Coulomb disorder
我们很荣幸在Emmanuel Rashba 95岁生日之际将这篇文章献给他。在理想的无无序情况下，二维带隙绝缘体具有等于带隙的一半的电导率激活能，$Δ$。但输运实验在低温下通常表现出小得多的活化能，并且该活化能与$Δ$之间的关系尚不清楚。在这里，我们考虑的温度依赖的二维窄禁带半导体衬底上含有库仑杂质的电导率，主要集中在的情况下，当振幅的随机电位$Γ\gg Δ$。我们发现，电导率一般表现出三个制度，只有最高温度制度表现出的活化能，反映了带隙。在较低的温度下，传导通过最近邻或可变范围跳跃电子和空穴之间的混乱所创建的水坑进行。我们发现，与这些过程相关的激活能和特征温度急剧崩溃附近的临界杂质浓度。较大的浓度导致指数小的活化能和指数长的局域化长度，这在介观样品中可以表现为无序诱导的绝缘体到金属的转变。我们在具有非常大介电常数的三维拓扑绝缘体薄膜中得到了类似的无序驱动的陡峭绝缘体-金属转变，其中由于电场的限制，内部库仑杂质产生更大的无序势。远离中性点，这种非常规的绝缘体到金属的转变是由传统的金属-绝缘体转变在小的杂质浓度，使我们达到无序驱动的重入金属-绝缘体-金属转变。
2022-08-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Determining the stability and activation energy of Si acceptors in AlGaAs using quantum interference in an open hole quantum dot
在Si掺杂的（311）A AlGaAs/GaAs异质结中制备了一个刻蚀孔量子点，研究了毫开尔文温度下磁导涨落（MCF）引起的无序效应.最近在电子量子点中的实验表明，MCF对远程电离杂质产生的无序势敏感。我们利用这一点来研究p型AlGaAs/GaAs异质结中Si受体的时间/热稳定性。特别是，我们使用的表面栅极，导致在T = 40 mK的Si受体位点之间的电荷迁移，并检测随之而来的使用MCF的无序电位的变化。我们表明，硅受体是亚稳态在T = 40 mK，并提高设备的温度T = 4.2 K，并返回到T = 40 mK是足以产生完整的去相关的MCF。同样的解相关发生在T~165 K的电子量子点，通过与已知的陷阱能量的Si DX中心相比，我们估计，在我们的异质结构中的浅受主陷阱的激活能EA~3 meV。我们的方法可用于研究电荷噪声和掺杂剂的稳定性，以优化半导体材料和器件。
2014-04-07 cond-mat.mes-hall
Effect of bulk charged impurities on the bulk and surface transport in three-dimensional topological insulators
在三维拓扑绝缘体（TI）中，杂质半导体的物理学与超相对论狄拉克费米子的物理学实际上并排存在。这种不寻常的配对为研究无序和电子传输之间的相互作用创造了一个新的场所。在这个迷你审查中，我们专注于三维分布的带电杂质，是无处不在的TI所造成的混乱，我们概述了它对TI的体和表面运输的影响。我们提出了自洽的库仑屏蔽理论在体和在表面上，讨论在每种情况下的无序势的大小，并提出结果的导电性。在散装，带隙导致热激活运输，我们展示了如何无序导致小于预期的活化能，让位于VRH在低温下。我们证实了这种增强的导电性与数值模拟，也使我们能够探索不同程度的杂质补偿。对于TI具有无隙狄拉克模式的表面，我们提出了一种无序和屏蔽深层杂质的理论，并计算了相应的零温电导率。我们还评论增长的障碍潜力，因为一个移动到散装从表面的TI。最后，我们讨论了如何在狄拉克点的间隙的存在下，介绍了一些源的时间反演对称性破缺，影响在表面和间隙的中间态密度的无序势。
2013-06-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Impurities as Probes of Finite-Temperature Fluctuations in Two-Dimensional Bose Gases
International School for Advanced Studies (SISSA)（高等研究院）；CINECA Consorzio Interuniversitario（意大利大学联合中心）；School of Science and Technology, Physics Division, Università di Camerino（卡梅里诺大学理学院物理系）；Pitaevskii BEC Center, CNR-INO, Trento（特伦托CNR-INO皮塔耶夫斯基玻色-爱因斯坦凝聚中心）；INFN, Sezione di Perugia（佩鲁贾国家核物理研究所）；School of Pharmacy, Physics Unit, University of Camerino（卡梅里诺大学药学院物理组）；Dipartimento di Fisica, Università di Trieste（的里雅斯特大学物理系）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Trieste Section（的里雅斯特国家核物理研究所）
本研究探究了浸没在有限弱相互作用二维玻色气体中的单个吸引型杂质，结合有限温度多体散射理论与路径积分蒙特卡罗方法分析其准粒子能量，发现吸引型玻色极化子可作为低维玻色气体相关物理的灵敏探针。
2026-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Spin and valley quantum Hall ferromagnetism in graphene
在石墨烯的朗道能级（LL）中，强库仑相互作用和四重自旋/谷简并导致近似SU（4）同位旋对称性。在部分填充，交换相互作用可以自发地打破这种对称性，表现为额外的整数量子霍尔高原以外的正常序列。在这里，我们报告了大量的这些量子霍尔同位旋铁磁（QHIFM）状态，我们根据它们的真实自旋结构使用温度相关的倾斜场磁输运进行分类的观察。大的激活能隙证实了对称性破缺态的库仑起源，但其阶数强烈依赖于LL指数。在高能量的LL，塞曼效应是主导的对齐字段，导致真正的自旋铁磁体与Skyrmionic激发在半填充，而在“相对论”零能量LL，晶格尺度各向异性驱动系统的自旋非极化状态，可能是一个电荷或自旋密度波。
2012-01-19 cond-mat.mes-hall
Electron binding energy of a donor in bilayer graphene with gate-tunable gap
该研究数值模拟 BN 包裹、双栅极调控带隙的双层石墨烯中单电荷施主的电子结合能，揭示其随栅距、带隙及三角翘曲的变化规律。
2024-05-18 cond-mat.mes-hall
Enhancement of the $ν= 5/2$ Fractional Quantum Hall State in a Small In-Plane Magnetic Field
利用50 nm宽的超洁净GaAs/AlGaAs量子阱，研究了在垂直磁场$B \sim$ 1.7 T下的朗道能级填充因子$ν= 5/2$分数量子霍尔效应，并确定了它对倾斜磁场的依赖性。与以前的结果相反，5/2电阻的最小值和霍尔平台被发现不断加强下的倾斜角$0 < θ< 25^\circ$（对应于一个面内磁场0 $<$ $B_\parallel$ $< 0.8$ T）。在相同的$θ$范围内，发现7/3和8/3态的激活能隙都随着倾斜而增加。当倾斜角为$θ> 60^\circ$时，5/2态转变为可压缩的费米液体，并且可以识别出复合费米子系列[2+ $p/(2p\pm1)$ ]，$p =$ 1，2.基于我们的结果，我们讨论了与宽量子阱中的小塞曼能量相关的$ν= 5/2$处的Skyrmion自旋织构的相关性，如W $\acute{\text o}$ js $et$ $al$所提出的。物理修订版信函104，086801（2010）中所述。
2012-03-29 cond-mat.mes-hall
Impact of in-situ controlled disorder screening on fractional quantum Hall effects and composite-fermion transport
利用双栅GaAs量子阱原位调控远程杂质屏蔽，研究揭示了无序展宽与$ν=1/2$复合费米子电阻率的关联，并分离出背景杂质贡献。
2022-03-28 cond-mat.mes-hall
