横向超晶格势对二维电子气诱导的相变

我们研究置于半导体量子阱中形成的二维电子气（2DEG）上方、由金属栅格构成的横向超晶格势所诱导的相变。在量子化磁场下、填充因子 $\nu =1$ 时，2DEG 的基态取决于超晶格势强度 $V_{g}$ 以及穿过外势元胞的磁通量子数。最近研究表明[1]，在方形横向超晶格情形下，该势同时调制电子与自旋密度，且在某一 $V_{g}$ 范围内，基态为一种双子格自旋子晶格（meron）晶体，其中相邻 meron 的自旋纹理整体相位相差 $\pi$，即它们呈“反铁磁”有序。本工作中，我们评估了朗道能级混合对此前方形晶格[1]相图的重要性，并推导出由三角超晶格调制的 2DEG 相图。当考虑朗道能级混合时，我们发现在此情形下，某一 $V_{g}$ 范围内基态为三子格自旋 meron 晶体，其中具有相同涡旋度的相邻 meron 的自旋纹理整体相位相对彼此旋转 $120^{\circ }$。在该相图中，此 meron 晶体之前还存在另一种具有极不同自旋纹理的 meron 晶格相，乍看并未解决三角晶格上反铁磁有序固有的自旋阻挫。[1] R. C\^ot\'e and Xavier Bazier-Matte, Phys. Rev. B 94, 205303 (2016)。