Уплощение зон и слияние уровней Ландау в сильно коррелированных двумерных электронных системах (Миниобзор)

В этом обзоре мы обсуждаем недавние экспериментальные результаты, указывающие на уплощение зон и слияние уровней Ландау на уровне химического потенциала в сильно коррелированных двумерных (2D) электронных системах. В сверхчистой сильно взаимодействующей двумерной электронной системе в квантовых ямах SiGe/Si/SiGe эффективная масса электрона на уровне Ферми монотонно возрастает во всем диапазоне электронных плотностей, в то время как усредненная по энергии масса насыщается при низких плотностях. Качественно различное поведение двух масс в этой электронной системе указывает на вызванное межэлектронным взаимодействием уплощение одночастичного спектра на уровне химического потенциала, при котором происходит “коденсация” электронов на уровне Ферми в диапазоне импульсов, в отличие от конденсации бозонов. В сильных магнитных полях, перпендикулярных двумерному электронному слою, аналогичный эффект разного заполнения квантовых уровней на уровне химического потенциала — слияние расщепленных по спину и долине уровней Ландау — наблюдается в инверсионных слоях на поверхности кремния и в двухслойных двумерных электронных системах на основе GaAs. Эксперименты также указывают на слияние квантовых уровней композитных фермионов с разными долинными индексами в сверхчистых квантовых ямах SiGe/Si/SiGe.