单层石墨烯中的Skyrmion固体

部分填充的朗道能级存在竞争序，电子固体在接近整数填充时占优，随后随着朗道能级被填充而让位于分数量子霍尔液体。在此，我们报道在单层石墨烯中观测到具有非共线自旋织构的电子固体，与skyrmion（以量子化电荷为表征的拓扑自旋织构）的固化一致。在电输运中，电子固体通过在降温时体电导率的快速金属-绝缘体转变而显现，并伴随施加偏置电压强非线性依赖的出现。我们利用改进的Corbino几何探测固体的自旋织构，该几何可发射并探测铁磁磁子。我们发现当一个朗道能级被填充（$\nu=1$）时磁子输运高效，与量子霍尔铁磁自旋极化一致；然而，即便最小掺杂也会立即淬灭磁子信号，同时低温零电荷电导率保持不变。我们的结果可由$\nu=1$附近带电skyrmion固体的形成理解，其非共线自旋织构导致磁子快速衰减。分数填充附近的数据进一步显示若干分数skyrmion晶体的证据，表明石墨烯具有广阔且高度可调的耦合自旋与电荷序景观。