石墨烯中的奇整数量子霍尔效应:相互作用与无序效应

我们研究了石墨烯中整数量子霍尔效应(IQHE)中长程库仑相互作用、无序散射与晶格效应之间的竞争。通过直接的输运计算,在最低的两条 Dirac 朗道能级中均揭示出 $\nu=1$ 和 $\nu=3$ 的 IQHE 态。然而,破坏 $\nu=3$ IQHE 的临界无序强度远小于破坏 $\nu=1$ IQHE 的临界无序强度,这或许可以解释近期实验中 $\nu=3$ 平台缺失的现象。尽管在 IQHE 相内的激发谱在数值有限尺度分析中是无能隙的,我们确实发现并确定了一个迁移率隙,它表征了 IQHE 稳定性的能量尺度。此外,我们证明 $\nu=1$ IQHE 态是一个 Dirac 谷与子晶格极化的 Ising 赝自旋铁磁体,而 $\nu=3$ 态是一个 $xy$ 面极化的赝自旋铁磁体。