Specific Features of Landau Level Mixing and the Electron Distribution Function under Conditions of the Quantum Hall Effect

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The electron distribution over Landau levels is calculated in the regime of the quantum Hall effect at strong Coulomb interaction. For this purpose, a modified scheme of exact diagonalization with a significantly reduced basis of many-particle configurations has been developed, which makes it possible to adequately take into account the mixing of states in several Landau levels. The behavior of the electron distribution function over Landau levels is studied as a function of the filling factor and the Wigner–Seitz radius rs. It is shown that the Landau quantization at a fixed electron density significantly suppresses the smearing of the electron distribution function as compared to the case of zero magnetic field. For example, for rs < 1 and low filling factors, the quasiparticle contribution to the Migdal jump 1 − Z in the distribution function is an approximately linear function of ν and a quadratic function of rs. Simultaneously, as ν decreases, the tails of the distribution function become longer. The mechanism of rearrangement of the distribution function in the regime of the quantum Hall effect is described in terms of the generation of magnetoplasmon fluctuations involved in the structure of the ground state of the system.

About the authors

A. B Van'kov

Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences; National Research University Higher School of Economics

Author for correspondence.
Email: vankov@issp.ac.ru
142432, Chernogolovka, Moscow region, Russia; 101000, Moscow, Russia

References

  1. Л. Д. Ландау, ЖЭТФ 30, 1058 (1956).
  2. Л. Д. Ландау, ЖЭТФ 32, 59 (1957).
  3. А. Б. Мигдал, ЖЭТФ 32, 399 (1957).
  4. В. П. Силин, ЖЭТФ 34, 781 (1958).
  5. M. S. Hossain, M. K. Ma, K. A. Villegas Rosales, Y. J. Chung, L. N. Pfei er, K. W. West, K. W. Baldwin, and M. Shayegan, PNAS 117(51), 32244 (2020).
  6. J. Falson, I. Sodemann, B. Skinner, D. Tabrea, Y. Kozuka, A. Tsukazaki, M. Kawasaki, K. von Klitzing, and J. H. Smet, doi: 10.1038/s41563-021-01166-1.
  7. V. V. Solovyev and I. V. Kukushkin, Phys. Rev. B 96, 115131 (2017).
  8. И. В. Кукушкин, ЖЭТФ 162(10), 480 (2022).
  9. А. Б. Ваньков, И. В. Кукушкин, Письма в ЖЭТФ, 113(2), 112 (2021).
  10. C. Kallin and B. I. Halperin, Phys. Rev. B 30, 5655 (1984).
  11. В. Е. Бисти, А. Б. Ваньков, А. С. Журавлев, Л. В. Кулик, УФН 185(4), 337 (2015).
  12. V. M. Galitski and S. Das Sarma, Phys. Rev. B 70, 035111 (2004).
  13. G. Burkard, D. Loss, and E. V. Sukhorukov, Phys. Rev. B 61, R16303 (2000).
  14. N. D. Drummond and R. J. Needs, Phys. Rev. B 79, 085414 (2009).
  15. Yu. A. Bychkov and A. V. Kolesnikov, ZhETF 107, 1933 (1995).
  16. F. D. M. Haldane, Phys. Rev. Lett. 55, 2095 (1985).
  17. A. P. Smith, A. H. MacDonald, and G. Gumbs, Phys. Rev. B 45, 8829 (1992).
  18. A. H. MacDonald, J. Phys. C: Solid State Phys. 18, 1003 (1985).
  19. С. М. Дикман, В. М. Жилин, Д. В. Кулаковский, ЖЭТФ 128(11), 1025 (2005).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».