量子霍尔态的高空间分辨率电荷探测
介观与纳米尺度物理
2025-12-05 v1 强关联电子
摘要
电荷分布提供了电子系统重要性质的独特指纹，包括介电响应、电荷有序化和电荷分子化。我们发展了一种用于强磁场下二维电子系统的新型电荷探测体系结构。我们通过扫描隧道显微镜（STS）探测近似化学势的局部变化，从而推断样品的化学势和电荷轮廓。该技术的能量分辨率（<0.3 meV）和空间分辨率（<10 nm）超过了前期研究的数量级。我们将该技术应用于研究单层石墨烯在高磁场下的量子霍尔液体化学势及其对电荷杂质的响应。化学势测量提供了对量子霍尔铁磁体和分数量子霍尔态热力学间隙的局部探针。筛选电荷轮廓揭示了量子霍尔液体对电荷杂质的空间振荡响应，与靠近半填充处的复合费米液体图景一致。该技术还为绘制莫尔势、探测韦伯晶体以及探索量子霍尔和 Chern 绝缘体中的分数电荷提供了可能性。
引用
@article{arxiv.2410.10961,
title = {High spatial resolution charge sensing of quantum Hall states},
author = {Cheng-Li Chiu and Taige Wang and Ruihua Fan and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Xiaomeng Liu and Michael P. Zaletel and Ali Yazdani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.10961},
year = {2025}
}