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研究前沿:螺旋三层石墨烯-拓扑与关联|Nature Physics
出处:今日新材料  录入日期:2025-01-08  点击数:528

  非零贝尔Berry曲率和自发时间反演对称性破缺,驱动了本征反常霍尔效应anomalous Hall effect (AHE)。这种效应,可在具有平电子带的二维莫尔系统中实现,但在反转对称材料中,并不常见。
  今日,美国 麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)Li-Qiao Xia, Sergio C. de la Barrera, Aviram Uri,Pablo Jarillo-Herrero等,报道了这种本征反常霍尔效应物理现象,出现在螺旋三层石墨烯(三层石墨烯中的每一层,都以相同的转角依次扭曲)中——尽管该系统保持了整体的平面内反转对称性。
  研究表明,在魔角为1.8时,相关和磁性状态的相图,可以用晶格弛豫来解释,晶格弛豫导致了大周期畴的形成,其中在莫尔尺度上,平面内反转对称性破缺。在两个谷中,每个畴域包含具有相反陈数的平坦拓扑带。在每个莫尔晶胞的多个整数和分数电子填充中,发现了关联态,并且在子集中发现了反常霍尔效应AHE。在每个晶胞电子的临界电位移场以上,反常霍尔效应AHE消失,表明拓扑相变。
  这种螺旋三层石墨烯材料体系,因其层展emergent的莫尔尺度对称性,提供了设计拓扑的机会。

 

QQ截图20250108091624.jpg

 


  Topological bands and correlated states in helical trilayer graphene.
  螺旋三层石墨烯中的拓扑带和关联态。

QQ截图20250108091638.jpg

 

  图1: 螺旋三层石墨烯helical trilayer graphene,HTG。

QQ截图20250108091645.jpg

 

  图2: 强电子相互作用。

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  图3: 反常霍尔效应anomalous Hall effect,AHE。

QQ截图20250108091659.jpg

  图4: ν=3附近的密度诱导开关。

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