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魔角石墨烯刷屏Nature,今日再登Science,根本停不下来!

已有 451 次阅读 2021-3-19 08:23 |个人分类:科研动态|系统分类:论文交流

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就在上周,我们报道了Science上发表的“交变扭曲魔角三层石墨烯中的电场可调超导”的工作,Science似乎开始慢慢追上了Nature的步伐,开始发表魔角石墨烯的工作了,然而这一发,似乎不可收拾了!今天Science再次上线了一篇魔角石墨烯的工作。

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魔角扭曲双层石墨烯(tBLG)中超导性的发现提出了有趣的问题,关于超导序参量的性质。魔角tBLG的相图包含了相关绝缘体(CI)相和超导相,与铜材料的相图相似,表明超导相来自非常规的起源。相比之下,在没有CI的情况下,最近对超导的观察表明超导是通过电子-声子耦合产生的,这有一系列理论模型支持的解释。

人们早就认识到,阐明库仑相互作用的作用对确定超导性的本质是至关重要的。对于传统超导体,电子-声子耦合与库仑斥力相互竞争,在低温下稳定超导性。因此,一个弱库仑斥力将导致更强的超导序参量。相反,非常规超导相则来自全电子机制,序参量随库仑相互作用的增加而增强。对于传统的固态材料,直接控制仍然是一个实验性的挑战,在不给材料带来额外变化的情况下超导体内的库仑相互作用。范德瓦耳斯材料的灵活性为利用近距离屏蔽控制魔角tBLG结构中的库仑相互作用提供了一个宝贵的机会

布朗大学物理系J. I. A. Li课题组设计了一个小器件,魔角扭曲双层石墨烯被置于伯纳双层石墨烯附近,中间被3纳米厚的屏障隔开,利用伯纳尔双分子层的电荷屏蔽,可以连续调谐扭曲双层石墨烯内的电子-电子库仑相互作用强度。输运测量结果表明,调谐库仑屏蔽对绝缘态和超导态有相反的影响。屏蔽减弱了库仑相互作用,绝缘态的强度降低,而最佳掺杂状态下超导稳定性增强。对库仑相互作用控制能力有望为精确描述魔术角tBLG超导性的理论模型提供重要的约束条件。

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图1. 伯纳尔双层石墨烯(Bernal BLG)和魔角双层石墨烯(magic-angle tBLG)双层结构

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图2. 库仑屏蔽对相关绝缘子(correlated insulator)的影响

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图3. 在大的d场诱导的能隙中调谐nBLG的影响

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图4. 调谐nBLG对魔角tBLG中最佳掺杂条件下超导性的影响

文献信息

Tuning electron correlation in magic-angle twisted bilayer graphene using Coulomb screening. Science 371 (6535), 1261-1265.

http://science.sciencemag.org/content/371/6535/1261

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