Dans cette thèse, j’étudie les skyrmions dans le ferromagnétique SU(4) d’effet Hall quantique. Les skyrmions sont des textures localisées dans les systèmes ferromagnétiques. La monocouche de graphène dans un fort champ magnétique peut être considérée comme un ferromagnétique avec le spin électronique et le pseudospin de vallée de Dirac. Les niveaux de Landau associés à des spins et des vallées différentes sont proches en l’énergie et forment des groupes bien séparés. Dans un groupe, l’interaction de Coulomb montre forme invariance de SU(4). Le modèle de skyrmions utilisé dans cette thèse est une théorie de champ classique et statique obtenue à partir du principe variationnel. Le modèle comporte des paramètres phénoménologiques, qui dépendent des substrats et d’autres paramètres expérimentaux. Sur la base de l’analyse de symétrie, nous proposons un ansatz pour les skyrmions au quart de remplissage et à la moitié du remplissage du niveau de Landau N = 0 de la monocouche de graphène. La minimisation de l’énergie du skyrmion unique est ensuite effectuée pour déterminer les paramètres dans l’ansatz de skyrmion ansatz, ce qui entraîne différents types de skyrmions spin-valley aux deux facteurs de remplissage. Des grands skyrmions sont identifiés dans certaines gammes des paramètres phénoménologiques, où l’arrière-plan ferromagnétique du skyrmion subit une transition de phase. Les ondes de spin-vallée monomode sont également analysées pour caractériser le ferromagnétique SU(4) d’effet Hall quantique. Un exemple particulier montre l’instabilité de l’état fondamental ferromagnétique. / This thesis studies skyrmions in the SU(4) quantum Hall ferromagnet. Skyrmions are localized textures in ferromagnetic systems. The graphene monolayer in a strong magnetic field can be viewed as a ferromagnet with electron spin and Dirac-valley pseudospin – Landau levels with different spin and valley are close in energy and form well-separated groups. Within one group, the Coulomb interaction has a manifest SU(4)-invariant form. The model of skyrmions used in this thesis is a classical, static field theory obtained from the variational principle. The model has phenomenological parameters, which depend on substrates and other experimental settings. Based on symmetry analysis, I propose the ansatz for skyrmions at quarter-filling and halffilling of the N = 0 Landau level in graphene monolayer. Energy minimization of single skyrmions is then performed to determine the parameters in the skyrmion ansatz, resulting in different types of spin-valley skyrmions at both filling factors. Large skyrmions are identified in certain ranges of the phenomenological parameters, where the ferromagnetic background of the skyrmion undergoes a phase transition. Single-mode spin-valley waves are also analyzed to characterize the SU(4) quantum Hall ferromagnet. A particular example shows instability of the ferromagnetic ground state.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2017SACLS308 |
| Date | 04 October 2017 |
| Creators | Lian, Yunlong |
| Contributors | Université Paris-Saclay (ComUE), Goerbig, Mark Oliver |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text, Image, StillImage |
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