门电压调控的{\nu}=1朗道能级交叉附近的鲁棒量子霍尔铁磁性

在低无序二维电子系统中，当两条自旋或赝自旋相反的朗道能级在费米能级处交叉时，交换能的主导作用可导致铁磁性的量子霍尔基态，其能隙由交换能决定，并以skyrmion作为激发。这通常通过施加静水压力或单轴应变实现。我们在此研究一种极高质量、低密度的二维空穴系统，其限制于30 nm宽的(001) GaAs量子阱中，其两个最低能量朗道能级可通过门电压调控在填充因子$\nu=1$处及附近发生交叉。当我们通过改变空穴密度将交叉的磁场位置从$\nu=1$一侧调至另一侧时，$\nu=1$处量子霍尔态的能隙始终保持异常大，仅在交叉附近出现小幅下陷。该能隙整体遵循交换能预期的$\sqrt{B}$依赖关系。我们的数据与鲁棒量子霍尔铁磁体作为基态相一致。