双层石墨烯量子霍尔铁磁态中的电磁吸收与克尔效应

在量子化磁场中，双层石墨烯朗道能级 $N=0$ 的手性二维电子气在整数填充因子 $\nu \in \left[ -3,3\right]$ 范围内，随着垂直于层施加的电场强度增加，会经历一系列相变。在填充因子 $\nu =3$ 时，电子气可以用一个简单的二能级系统描述，其中层自由度和自旋自由度被冻结。此时电子气表现为一个轨道量子霍尔铁磁体。轨道赝自旋哈密顿量中由库仑相互作用诱导的 Dzyaloshinskii-Moriya 项导致随着电场增加，系统先转变为 Wigner 晶体态，再转变为螺旋态。这两种态都具有非平庸的轨道赝自旋织构。在本工作中，我们研究了在 $\nu =3$ 处的相图如何被施加于层平面内的电场改变，并推导了相图中均匀态和非均匀态的若干实验特征。除了输运能隙，我们还研究了破缺对称态中由轨道赝自旋波模式激发引起的电磁吸收和克尔旋转。