双层石墨烯中的轨道和层间斯格明子晶体

在横向磁场中的石墨烯双层具有一组朗道能级,其能量为$E=\pm \sqrt{N(N+1)}\hslash \omega_{c}^{\ast}$,其中$\omega_{c}^{\ast}$是有效回旋频率,$N=0,1,2,...$。除N=0外,所有朗道能级在考虑自旋和谷自由度时都是四重简并的。朗道能级N=0具有额外的简并性,因为轨道$n=0$和$n=1$的动能均为零。在整数填充因子下,库仑相互作用产生一组破缺对称态,其中谷和轨道赝自旋在空间中部分或完全对齐。这些量子霍尔赝铁磁态支持以轨道和谷斯格明子形式存在的拓扑带电激发。在非整数填充时,这些拓扑激发可以凝聚形成具有有趣性质的丰富多样的斯格明子晶体。本文研究了在层间施加电场时出现的不同晶体相。我们表明,轨道斯格明子与自旋斯格明子类似,具有电偶极子纹理,可通过面内电场控制。此外,晶体相中电子密度的调制可通过测量其局域态密度在实验上获得。