《双螺旋双层石墨烯中可调谐的自旋极化相关态》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: 郭文姣
  • 发布时间:2020-07-10
  • 将晶格中电子的能量带宽减小到远距离库仑相互作用能以下可促进相关效应。莫尔超晶格(通过堆叠具有受控扭曲角1,2,3的范德华异质结构形成)使电子能带结构的工程化成为可能。奇异的量子相可以出现在经过设计的莫尔条纹平坦带中。魔角扭曲双层石墨烯平带中相关的绝缘子态,超导性和量子异常霍尔效应的最新发现[4,5,6,7,8]激发了其他莫尔系统中相关电子态的探索[9,10,11] 。范德华·莫尔超晶格的电子性质可以通过调节层间耦合6或组成层的能带结构9来进一步调整。在这里,我们使用扭曲的双双层石墨烯(TDBG)的范德华力异质结构,展示了一个平坦的电子带,该带可通过在扭曲角范围内的垂直电场进行调谐。与魔角扭曲的双层石墨烯相似,TDBG在一半和四分之一填充的平坦带上显示出能隙,表明出现了相关的绝缘体状态。我们发现,这些绝缘子状态的间隙随着平面内磁场的增加而增加,表明铁磁顺序。在掺杂半填充绝缘子时,观察到电阻率随温度降低而突然下降。这种临界行为仅限于在密度-电场平面上的一小部分区域,并且归因于从正常金属到自旋极化相关态的相变。电场可调TDBG中自旋极化相关态的发现为工程相互作用驱动的量子相提供了一条新途径。

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    • 编译者:郭文姣
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    • 自然于2021年5月04日发布关于石墨烯的内容,文章指出在moiré van der Waals异质结构中发现了相互作用驱动的绝缘和超导相,这引发了人们对理解这些系统的新相关物理的极大兴趣。虽然大量的研究集中在扭曲双层石墨烯上,但在最近扭曲双层石墨烯的输运测量中已经报道了相关的绝缘态和高达12k的超导类转变。在这里,我们提出了扫描隧道显微镜和光谱学研究的栅极可调谐扭曲双双层石墨烯器件。我们观察到在导平带半填充时van Hove奇点峰分裂了~20 meV,在费米能级上的局域态密度相应降低。通过对隧穿微分电导的映射,我们发现该相关系统表现出能量分裂态,这些分裂态在moiré单元胞内的不同区域空间上离域,与强局域轨道内的库仑斥力产生的顺序不一致。我们进行了自洽的Hartree-Fock计算,表明简并导平带中交换驱动的自发对称破缺是观察到的相关态的起源。我们的研究结果为扭曲双双层石墨烯和相关moiré系统中的电子-电子相互作用的本质提供了新的见解。
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    • 编译者:郭文姣
    • 发布时间:2020-06-22
    • 小扭曲角(<2°)双层石墨烯由于其令人兴奋的物理特性1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,近年来备受关注。与单层石墨烯相比,扭曲双层石墨烯(TBG)的布里渊带折叠导致超晶格带隙的形成,并对状态密度(4,6,7,12,13)进行了实质性修改。然而,这些新兴的特性很少被用来实现新的光电器件。在这里,我们展示了强的,门可调谐的光响应中红外波长范围为5到12米。当费米能级在1.81°TBG调优到超晶格带隙时,在12原子时获得了26 mA W−1的最大外部光响应率。此外,强光响应严重依赖于超晶格带隙的形成,并且在无gaar情况下以超微小扭曲角(<0.5°)消失。我们的演示揭示了TBG很有前途的光学特性,并为可调谐中红外光电子学提供了一个替代材料平台。