2D 系统中分数量子霍尔态的级联
介观与纳米尺度物理
2026-05-13 v1 强关联电子
摘要
2D 电子气中分数量子霍尔（FQH）效应的观测开启了对由强电子关联驱动的拓扑相的研究。它们的显著特征包括分数化元激发、无能隙边界态和非平凡的量子纠缠模式。得益于构建新平台和制造更高质量样品的持续努力，实验中已经揭示了丰富多样的 FQH 态。我们报告了对迁移率高达 3.7*10^7 cm^2/V/s 的超高质量 GaAs/AlGaAs 量子阱的系统研究，该研究使用了核绝热去磁和稀释制冷机，在低至 1 mK 的温度下进行了量子输运测量。除了先前工作中已经确定的许多 FQH 态之外，在填充因子 17/33 和 15/31 处观察到了新的纵向电阻极小值。面内磁场的应用引起了 FQH 态的不同变化。在复合费米子理论的框架内讨论了这些态的理论基础。虽然大多数分数可以解释为形成整数量子霍尔态的非相互作用复合费米子，但少数态对应于由它们之间残余相互作用产生的复合费米子的 FQH 态。我们总结了在 0 < {\nu} < 2 范围内观察到的分数，并提出了一种模式来解释它们的实验出现，该模式提供了关于不同 FQH 态相对强度的直观图像。
引用
@article{arxiv.2605.10147,
title = {Cascade of fractional quantum Hall states in 2D system},
author = {Zhimou Chen and Jiaojie Yan and Yuxuan Zhu and Zhe Cui and Loren N. Pfeiffer and Kenneth W. West and Kirk W. Baldwin and Adbhut Gupta and Yang Liu and Wei Zhu and Wenchen Luo and Ying-Hai Wu and Shuai Yuan and Xi Lin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.10147},
year = {2026}
}
备注
15 pages, 4 figures and 1 table in manuscript; 5 pages and 4 figures in supplemental material