超导扭转双层石墨烯中相互竞争的零场Chern绝缘体
介观与纳米尺度物理
2021-11-17 v1 强关联电子
超导电性
摘要
魔角扭转双层石墨烯（MATBG）的发现揭示了丰富多样的超导、磁性及拓扑非平庸相。这些相共存于同一材料且可调，为构建非常规栅极可调结开辟了新途径。然而，其构建所需的条件——零磁场下相间的栅极诱导转变——迄今尚未实现。在此，我们报道首个兼具零场Chern绝缘体与超导体特性的器件的实验演示。该Chern绝缘体出现于hBN非对齐MATBG器件中moire晶胞填充因子v = +1附近，并通过反常霍尔效应显现。该绝缘体具有Chern数C = ±1，且相对较高的居里温度Tc = 4.5 K。将栅压调离此态后，呈现出临界温度高达Tc = 3.5 K的强超导相。在垂直磁场B > 0.5 T以上，我们观察到/C/ = +1的Chern绝缘体从Chern数C = ±1向C = 3的转变，其特征为量子化霍尔平台Ryx = h/3e2。这些观察表明，MATBG中相互作用诱导的对称性破缺导致零场基态包含近乎简并且紧密竞争的Chern绝缘体，且具更大Chern数的态与B场耦合最强。通过首次演示允许磁相与超导相之间栅极诱导转变的系统，我们的观察标志着新一代量子电子学创建的重要里程碑。
引用
@article{arxiv.2012.15126,
title = {Competing zero-field Chern insulators in Superconducting Twisted Bilayer Graphene},
author = {Petr Stepanov and Ming Xie and Takashi Taniguchi and Kenji Watanabe and Xiaobo Lu and Allan H. MacDonald and B. Andrei Bernevig and Dmitri K. Efetov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.15126},
year = {2021}
}