双层分数量子霍尔系统中的隧道输运与层间激子

在每一层均由复合费米子费米海构成的双层系统中，隧道电流在零偏压下呈指数抑制，随后在有限偏压 $V_{\max}$ 处出现一个强峰。这一行为与电子费米海观察到的行为有质的区别，为复合费米子费米海的强关联非费米液体性质提供了基本洞见，特别是为这一态的短程高能物理打开了一扇窗口。我们确定了导致峰值电流的激子，并对 $V_{\max}$ 的值给出了定量解释。激子吸引被证明在定量上是显著的，其变化解释了 $V_{\max}$ 随面内磁场施加而增加的现象。我们还估计了从完全自旋极化的复合费米子费米海转变为部分自旋极化态时的临界塞曼能量，仔细纳入了有限宽度和朗道能级混合的修正，并发现它与实验上观察到起始偏压发生质变时的塞曼能量满意地吻合 [Eisenstein et al., Phys. Rev. B 94, 125409 (2016)]。对于分数量子霍尔态，我们预测当系统经历从完全自旋极化态到自旋单态或部分自旋极化态的转变时，$V_{\max}$ 会发生显著的间断跳跃。