魔角石墨烯中莫尔霍夫施塔特蝴蝶的原子论
强关联电子
2024-07-08 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
我们在此给出基于第一性原理的多百万原子紧束缚模型所得到的魔角扭转双层石墨烯的霍夫施塔特蝴蝶谱。我们引入了六方氮化硼衬底与面外原子弛豫。磁场效应通过长程紧束缚矩阵元的Peierls修正与Zeeman自旋分裂效应纳入。我们研究纳米带几何结构，并在大能量窗口及费米能级附近的平带两方面，分析宽度达1 m的样品的量子尺寸效应。对于足够宽的、有限几何作用最小化的纳米带，我们得到并绘制了霍夫施塔特谱，并通过计数穿过这些能隙的手性边缘态总数确定了带隙中的陈数。随后，我们考察Wannier图以识别电荷中性处的绝缘态。我们确立三类电子态的存在：莫尔态、混合态与常规态。这些态描述了体朗道能级与穿过谱中能隙的边缘态。我们研究了体莫尔平带波函数在磁场中的演化，预测随着磁通量增加电子密度从莫尔中心衰减。此外，研究了三类边缘态的空间性质，阐明其局域化随纳米带动量的演化。
引用
@article{arxiv.2311.12740,
title = {Atomistic theory of moir\'e Hofstadter's butterfly in magic-angle graphene},
author = {Alina Wania Rodrigues and Maciej Bieniek and Paweł Potasz and Daniel Miravet and Ronny Thomale and Marek Korkusiński and Paweł Hawrylak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.12740},
year = {2024}
}