解理边缘生长量子线中的磁子带和边缘态结构

我们提供了整数量子霍尔效应区域内硬壁量子线中边缘态结构和磁子带演化的系统性定量描述。我们的计算基于自洽格林函数技术，其中电子和自旋相互作用在局域自旋密度近似的密度泛函理论框架内被包含。我们分析了磁子带结构随磁场变化的演化，并表明其表现出与平滑限制情况不同的特征。特别是，在硬壁线中，线边界附近形成了一个深而窄的三角形势阱（宽度为磁长度$l_B$）。波函数强烈局域在该势阱中，导致边缘附近的电子密度增加。由于该势阱的存在，子带从线的中心区域开始退居，并保持在势阱区域，直到最终被增加的磁场推高。我们还证明了电子密度的自旋极化作为磁场的函数显示出明显的双环图案，这可与磁子带的连续退居相关。与平滑限制的情况相反，在硬壁线中，可压缩条带不在线边界附近形成，并且边缘附近自旋向上和自旋向下态之间的空间自旋分离不存在。