倾斜磁场下整数量子霍尔系统中的磁等离激元激发与自旋密度不稳定性

我们利用含时 Hartree-Fock 近似，研究了存在倾斜磁场时抛物约束量子阱纳米结构中整数量子霍尔系统的磁等离激元集体模式激发。对于偶数整数填充，我们发现自旋密度模式的色散在有限波矢处呈现磁旋子极小值，当平行磁场为 1-10 Tesla 量级时，该极小值出现在垂直于面内磁场方向上几倍 10^6 cm^{-1} 处；而模式能量沿平行于面内磁场方向随波矢单调递增。当面内磁场足够强（远超 10 Tesla）时，我们推测该旋子极小值可能降至零能量，暗示可能发生向破坏平移对称性与自旋对称性状态的二阶相变。我们讨论了观测此类平行场诱导量子相变的可能性。我们还在含时 Hartree-Fock 近似下导出了介电函数的表达式，并在磁等离激元计算中包含了屏蔽效应。我们讨论了在有限平行磁场下可能稳定的几种奇异对称破缺相，并提出近期平行场实验中观测到的输运各向异性可能源于我们理论中预言的 skyrmion 条纹相的形成。我们预言，在宽阱系统中沿垂直于外加平行磁场方向的集体自旋激发模式中，各向异性的有限波矢抑制——甚至可能导致向各向异性相发生量子相变的模式软化——应可通过非弹性光散射谱直接进行实验观测。