石墨烯中 Skyrmion 激发的 Zeeman 耦合与屏蔽修正

在石墨烯中四重简并 Landau 能级 |n| \geq 1 的半填充状态下，基态是自旋极化的量子霍尔态，支持 |n| =1,2,3 时的自旋 skyrmion 激发。在 Hartree-Fock 近似下，我们计算了这些 Landau 能级中未束缚自旋 skyrmion-antiskyrmion 激发的激发能随 Zeeman 耦合强度的变化关系。我们发现，对于裸库仑相互作用和屏蔽库仑相互作用，在 |n| =1,2,3 的 Landau 能级中，在一定范围的 Zeeman 耦合强度下，自旋 skyrmion-antiskyrmion 激发能低于未束缚自旋 1/2 电子 - 空穴对的激发能。该范围随 Landau 能级指数的增加而迅速减小，且在 |n| =3 时极小。对于应在 Landau 能级 |n| =1,2,3 的 1/4 和 3/4 填充状态下存在的谷 skyrmion，我们表明屏蔽修正在后一种情况下更为重要。由此可知，未束缚谷 skyrmion-antiskyrmion 激发在 3/4 填充时的能量低于 1/4 填充时。我们将我们的结果与近期关于石墨烯中自旋和谷 skyrmion 激发的实验进行了比较。