最低朗道能级半填充与四分之一填充处的复合费米子配对

半填充最低朗道能级处复合费米子（CF）的 Halperin-Lee-Read 费米海是一种引人入胜的非费米液体金属相的实现。值得注意的是，实验发现随着量子阱宽度增加，该态会转变为分数量子霍尔（FQH）态，其起源自三十多年前被发现以来一直是个重要谜题。我们使用一个系统变分框架对 CF 的配对进行细致而准确的定量计算，该框架紧密模仿超导的 BCS 理论。我们发现：（i）随着量子阱宽度增加，占据量子阱最低对称子带的单分量 CF 费米海发生不稳定性，进入 CF 的单分量 p 波配对态；（ii）量子阱宽度-电子密度平面上的理论相图与实验高度吻合；（iii）量子阱电荷分布中足够的不对称性会破坏 FQH 效应，正如实验所观测到的；（iv）两分量 331 态在能量上不如单分量配对态有利。在宽量子阱中四分之一填充最低朗道能级处也观测到了 FQH 效应的证据；此处我们的计算表明存在 CF 的 f 波配对态。我们进一步研究了最低朗道能级中填充因子等于 1 处的玻色子，并表明携带单个磁通量子的 CF（即玻色子）存在 p 波配对不稳定性，这与精确对角化研究一致。复合费米子 BCS 方法与实验的总体一致性支持了 CF 配对作为偶分母填充因子处 FQH 效应机制的观念。文中提及了多种实验启示。