Observation of an in-plane magnetic-field-driven phase transition in a quantum Hall system with SU(4) symmetry

Abstract

We focus on the magnetotransport study of a two-subband GaAs/AlGaAs two-dimensional electron system in a regime where there are four closely spaced energy levels, with a filling factor around = 4. As we increase the in-plane magnetic field, we found that the conventional pseudospin quantum Hall ferromagnetic states with SU͑2͒ symmetry collapsed rapidly into an unexpected state with SU͑4͒ symmetry. Within a narrow tilting range angle of 0.5°, the activation energy increases as much as 12 K. While the origin of this puzzling observation remains to be exploited, we discuss the possibility of a long-sought pairing state of electrons with a fourfold degeneracy.

Ferromagnetismo no regime Hall quântico inteiro via teoria do funcional de densidade

“…Resultados experimentais recentes obtidos pelo grupo do prof. Jiang da UCLA, Refs. (36)(37)(38)(39)(40), exibem características interessantes destas instabilidades nas medidas de ρ xx . Estes resultados experimentais são usados como referência nesta tese.…”

“…Tal efeito pode ser visto como um fator giromagnético efetivo, induzindo o cruzamento de níveis de Landau de spins opostos e mesmoíndice de Landau e subbanda. (iii) Considerando-se sistemas com duas subbandas ocupadas (36)(37)(38)(39)(40)(41)(42)(43)(44)(45), nos quais cada subbanda possui uma sequência de níveis de Landau, tal que aumentando-se a densidade de cargas ocorrem cruzamentos de níveis de Landau de subbandas distintas, tanto de mesmo spin quanto de spins opostos.…”

“…Nesta tese, usamos as medidas do grupo de UCLA como referência para comparação com nossos resultados, Refs. (36)(37)(38)(39)(40). Porém, estudos experimentais referentes a estas regiões de instabilidade ferromagnética são desenvolvidos pelo menos desde 2001, Ref.…”

“…Além destes, outros experimentos semelhantes são sempre mantidos em perspectiva (42)(43)(44)(45). Sendo que nosso modelo teórico (35,(64)(65)(66)é, no momento, oúnico capaz de reproduzir quantitativamente características observadas nestes experimentos (33, [36][37][38][39][40].…”

“…Apresentamos nesta tese um modelo baseado na teoria do funcional da densidade (DFT) para investigar as instabilidades ferromagnéticas no regime de efeito Hall quântico. Usamos como referência experimental os resultados obtidos pelo grupo do Prof. Jiang da UCLA (36)(37)(38)(39)(40). Nestes experimentos, os autores medem os coeficientes de magnetotransporte ρ xx e ρ xy variando a densidade bidimensional de elétrons n 2D e campo magnético B aplicado, de forma que o diagrama de ρ xx no plano n 2D -B exibe as estruturas em forma de anel referentes a cruzamentos de níveis de Landau de diferentes subbandas, Figs Os resultados discutidos nesta tese correspondem a diferentes aspectos dos experimentos do grupo de UCLA.…”