$\nu = 2$ 量子霍尔铁磁体中的大质量自旋翻转激发

本文在量子霍尔铁磁体中理论研究了单个斯格明子/反斯格明子类型的具有大质量自旋反转的激发，其中零级和第一朗道能级完全由自旋严格沿磁场决定方向排列的电子占据。维格纳-赛茨参数未必被认为很小。所采用的微观模型基于约化的量子态基本集合[即所谓的“单模（单激子）近似”]，该集合可适当考虑朗道能级混合，并奠定经典 $O(3)$ 非线性 $\sigma$ 模型方程的基础。计算所得的“自旋刚度”决定了产生一对斯格明子和反斯格明子的交换能隙。该能隙显著小于两倍回旋能量和特征电子-电子关联能量。此外，斯格明子-反斯格明子产生能隙远小于在对应于无限大二维动量的自旋磁激子极限情况下计算出的分离电子-交换空穴对的产生能量。在某一磁场下（在固定填充因子 $\nu$ 情形下与二维电子密度相关），能隙消失，这很可能指向量子霍尔铁磁体到顺磁相的斯托纳转变。