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哈佛大学Philip Kim课题组--双螺旋双层石墨烯中的可调谐自旋极化相关态
出处:公众号【石墨烯杂志】  录入日期:2020-07-31  点击数:121

  晶格中电子的能量带宽低于长程库仑相互作用能时,可促进相关效应。莫尔超晶格(通过控制扭曲角度堆叠的范德华异质结构创建)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。最近在魔角扭曲双层石墨烯的平坦带中发现了相关的绝缘子态,超导性和量子异常霍尔效应,这激发了对其他莫尔系统中相关电子态的探索。通过调整层间耦合或组成层的能带结构,可以进一步调整范德华·莫尔超晶格的电子性质。在这里,我们利用扭曲的双层石墨烯(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类似,TDBG在半填充和四分之一填充的平带处显示能量缺口,表明出现了相关绝缘子态。结果表明,这些绝缘子态的间隙随着面内磁场的增大而增大,呈铁磁级数。在掺杂半填充绝缘子时,电阻率随温度降低而突然下降。这种临界行为仅限于密度电场平面的一个小区域,并归因于从普通金属到自旋极化相关状态的相变。电场可调TDBG中自旋极化相关态的发现,为互驱动量子相的工程研究提供了一条新的途径。


Fig. 1 θ= 1.33°样品中的能带结构和绝缘状态。


Fig. 2 相关绝缘子态的自旋极化。


Fig. 3 θ= 1.26°样品中的临界转变行为。


Fig. 4可调栅平带和一系列扭转角的临界特性。


  相关研究成果与2020年由哈佛大学Philip Kim课题组,发表在Nature(https://doi.org/10.1038/s41586-020-2458-7)上。原文:Tunable spin-polarized correlated states in twisted double bilayer graphene。

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