О вихревой фазе систем со спариванием пространственно разделенных электронов и дырок

Abstract

Возможность возникновения макроскопического количества планарных вихрей с одинаковой циркуляцией в системах со спариванием пространственно разделенных электронов и дырок предсказана недавно [S.I.Shevchenko, Phys. Rev. B56, 10355 (1997); Phys. Rev. B57, 14809 (1998)]. В настоящей работе изучена структура, образованная планарными вихрями в дискообразном образце в магнитном поле, двумерная дивергенция которого отлична от нуля. Найдены полное число вихрей и энергия системы вихрей как функции внешнего магнитного поля и размеров образца. Установлено, что энергия вихревой структуры пропорциональна объему системы, следовательно, вихревое состояние является новой термодинамической фазой рассматриваемой системы (аналогичной фазе Шубникова в обычных сверхпроводниках).

Можливість виникнення макроскопічної кількості планарних вихорів з однаковою циркуляцією в системах із спарюванням просторово розділених електронів і дірок була передказана недавно [S. I. Shevchenko, Phys. Rev. В56, 10355 (1997); Phys. Rev. B57, 14809 (1998)]. У поданій роботі вивчено структуру, що утворена планарними вихорами у дископодібному зразку в магнітному полі, двовимірна дивергенція якого відрізняється від нуля. Знайдено повне число вихорів та енергію системи вихорів як функції зовнішнього магнітного поля та розмірів зразка. Встановлено, що енергія вихрової структури пропорційна об’єму системи, отож, вихровий стан є новою термодинамічною фазою розглянутої системи (аналогічною фазі Шубнікова у звичайних надпровідниках).

A possibility of macroscopic quantity of planar vortices with identical circulation occurring in the systems with pairing of spatially separated electrons and holes was recently predicted [S. I. Shevchenko, Phys. Rev. B56, 10355 (1997); Phys. Rev. B57, 14809 (1998)]. In the present work the structure formed by planar vortices in a disk-shaped sample in magnetic field the two-dimensional divergence of which differs from zero is considered. The total number of vortices and the energy of a system of vortices are found as a function of external magnetic field and sample size. It is established that the vortex structure energy is proportional to the system volume and, therefore, the vortex state is a new thermodynamic phase of the investigated system (similar to Shubnikov’s phase in common superconductors).