单层石墨烯中 $\nu=0,\pm 1$ 处的量子霍尔 Skyrmion

强垂直场下的单层石墨烯表现出具有自发破缺自旋和谷对称性的量子霍尔铁磁性。近似的 SU(4) 自旋/谷对称性在对应于填充因子 $\nu=0,\pm 1$ 的中心朗道能级中被小的晶格尺度效应破缺。值得注意的是，$\nu=0$ 处的基态被认为是倾斜反铁磁（AF）或铁磁（F）态，取决于平行于层面的磁场分量以及小各向异性的强度。我们利用球面上的精确对角化研究了填充因子 $\nu=\pm 1,0$ 的 skyrmion。如果我们忽略各向异性，我们确认了推广到四个自由度的标准 skyrmion 图像的有效性。对于填充因子 $\nu=- 1$，空穴 skyrmion 是由于不感受各向异性而具有完全自旋极化的无限大尺寸谷 skyrmion。电子 skyrmion 也总是无限大尺寸。在 F 相中它总是完全极化，而在 AF 相中它随塞曼能量增加经历连续磁化。在 $\nu=0$ 的情况下，skyrmion 在 F 和 AF 相中总是在空间上最大定域。在 F 相中它完全极化，而在 AF 相中它也随塞曼能量渐进磁化。与 SU(2) 情况相反，磁化过程与 skyrmion 的空间轮廓无关。在所有情况下，skyrmion 物理由各向异性和塞曼效应的竞争主导，而非直接由库仑相互作用主导，打破了与塞曼能比库仑能之比的普适标度。