ChinesePhysicsL的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/ChinesePhysicsL

博文

研究快讯 | 在非魔角石墨烯中发现陈绝缘体

已有 348 次阅读 2021-3-26 04:04 |系统分类:论文交流

1.gif

原文已发表在CPL Express Letters栏目

Received 11 February 2021; 

online 17 March 2021


EXPRESS LETTER

Emergence of Chern Insulating States in Non-Magic Angle Twisted Bilayer Graphene

Cheng Shen(沈成), Jianghua Ying(应江华), Le Liu(刘乐), Jianpeng Liu(刘健鹏), Na Li(李娜), Shuopei Wang(王硕培), Jian Tang(汤建), Yanchong Zhao(赵岩翀), Yanbang Chu(褚衍邦), Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Rong Yang(杨蓉), Dongxia Shi(时东霞), Fanming Qu(屈凡明), Li Lu(吕力), Wei Yang(杨威), and Guangyu Zhang(张广宇)

Chin. Phys. Lett. 2021, 38 (4): 047301


文章亮点

在非魔角石墨烯中发现了时间反演对称性破缺的非平庸陈绝缘体,并通过不同转角量子输运特性的变化揭示了平带、轨道磁矩塞曼效应、朗道能级量子化的竞争关系。


在非魔角石墨烯中发现陈绝缘体


研究背景

转角石墨烯是一个新兴的强关联摩尔超晶格体系,由两个单层石墨烯旋转堆叠而成。当转角为魔角(~1.1°)时,它具有很平的摩尔子能带,表现出很强的电子关联效应,可以引发关联绝缘态、超导态、轨道磁性等。有意思的是,该体系还具有非零陈数的拓扑属性,甚至可以实现量子反常霍尔效应。这种拓扑属性取决于对称性的破缺,当空间反演对称性(C2)破缺时,可以观察到在摩尔超晶格填充1个或者3个电子(空穴)的时候会出现陈数为1的陈绝缘体,而当时间反演对称性(T)破缺时,可以观察到顺序填充的陈数C=4-v (C=-4-v)。当转角大于1.1°(非魔角)时,摩尔子能带的带宽会变大,关联效应会减弱。这时就有一些非常有意思的问题,在非魔角时摩尔子能带是否还具有非平庸的拓扑属性,是否还可以实现非零陈数的绝缘体?


内容简介

最近,中科院物理所张广宇研究员和杨威特聘研究员的课题组,与所内的吕力研究员和屈凡明特聘研究员,以及上海科技大学的刘健鹏教授等合作,在非魔角的转角石墨烯中发现了顺序填充的非平庸陈绝缘态。该工作利用极低温强磁场输运的测量手段研究了1.25°等一系列非魔角的转角石墨烯的朗道能级谱图。在1.25°转角时,在空穴整数填充数为v=-1, -2, -3时,分别观测到了陈数C=-3,-2,-1的拓扑态。通过简单的模型计算发现,1.25°正好对应于电子相互作用与摩尔子能带带宽相当的临界区域。此外,随着角度增大到1.38°,平带带宽增加带来电子相互作用的减弱和费米速度的提升,导致拓扑态的消失,取而代之的是分形的Hofstadter Butterfly朗道能级谱;角度再增大时,石墨烯层间耦合基本消失,分形能谱消失,只有来自狄拉克点和超晶格狄拉克点的朗道能级。


研究意义和重要性

该工作说明非魔角的转角石墨烯体系中也具有非平庸的拓扑属性,揭示了不同能量的竞争或者合作对转角体系的巨大影响,为更好理解转角体系和关联效应提供了重要的信息。


微信图片_20210325210011.jpg

转角为1.25°的朗道能级扇形图。左上:测量径向电阻;左下:灰色和蓝色对应观测到的朗道能级,蓝色区域的红线对应陈绝缘态;右图:反演对称性和时间反演对称性破缺时陈数与填充的关系。


原文链接

HTML

PDF


研究快讯集锦

磁性扭转双层体系中赝自旋织构诱导的奇异介电行为

最大独立集的量子近似算法

宇宙线电子能谱和Klein-Nishina效应

分子量子比特的自旋相干时间突破到毫秒量级

纳米金属玻璃颗粒的动力学转变现象

线性非厄米系统中受对称性保护的散射

PandaX-II对太阳轴子和中微子反常磁矩的搜寻

水二聚体中氢键作用的反协同效应

应变调控单层WSe2中的贝里曲率偶极矩、轨道磁化与非线性霍尔效应

量子传感可突破经典探测盲区

BaCuS2: 一种具有中等关联强度的超导体

单层有机-无机杂化卤化铅钙钛矿中的激子涡旋

反应率加权的多层核反应网络

X0(2900)和X1(2900):强子分子态或者紧束缚四夸克态?

基于标准四电极法研究笼型富氢化物LaH10的高温超导电性

原子厚度磁性双层中的巨大自旋转移矩

双层CrI3铁磁耦合效应的增强

爱因斯坦热随机行走模型的重生:一个可以计算液体与非晶固体热导率的统一公式

双轨道量子反常霍尔模型

4.jpg
2.jpg

点此浏览所有Express Letters

CPL Express Letters栏目简介

为了保证重要研究成果的首发权和显示度,CPL于2012年6月开设了Express Letters栏目。此栏目发表速度快,学术质量高。截至2019年底,平均每篇被引用约20次,已经在国内物理学界建立起良好口碑与声望,来稿数量不断增加。


图片

阅读原文




https://blog.sciencenet.cn/blog-3426263-1278626.html

上一篇:CPL亮点文章 | 2021年第2、3期
下一篇:研究快讯 | 稀土氧卤化物——具有范德瓦尔斯层状结构的Kitaev自旋液体候选材料家族

0

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2021-12-7 14:44

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部