魔角石墨烯超晶格中半填充的相关绝缘体行为
介观与纳米尺度物理
2018-05-22 v1 强关联电子
摘要
范德瓦耳斯(vdW)异质结构是一类由垂直堆叠的二维(2D)构筑基元组成的新兴超材料，在 2D 材料本身丰富的可调性之上，为我们提供了大量调控其性质的工具集。其中一个旋钮——不同层间的扭转角——在 vdW 异质结构的最终电子性质中起着关键作用，并且在其他系统（如 MBE 生长的半导体异质结构）中没有直接对应物。对于小扭转角，由晶格失配产生的莫尔图案形成长程调制。迄今为止，vdW 异质结构中扭转角效应的研究主要集中于石墨烯/六方氮化硼(h-BN)扭转结构，由于 h-BN 中存在大带隙，其表现出相对较弱的层间相互作用。本文我们展示，当两层石墨烯以接近理论预测的“魔角”扭转时，电荷中性附近产生的平带结构导致强关联电子系统。这些平带在零磁场下呈现半填充绝缘相，我们证明其源于局域在莫尔超晶格中的电子所形成的 Mott 型绝缘体。魔角扭转双层石墨烯(TwBLG)的这些独特性质为纯碳构成且无磁场的 2D 平台中奇异多体量子相开辟了新的 playground。平带的易接近性、电可调性以及通过扭转角实现的带宽可调性，可能为更奇异的关联系统（如非常规超导体或量子自旋液体）铺平道路。
引用
@article{arxiv.1802.00553,
title = {Correlated Insulator Behaviour at Half-Filling in Magic Angle Graphene Superlattices},
author = {Yuan Cao and Valla Fatemi and Ahmet Demir and Shiang Fang and Spencer L. Tomarken and Jason Y. Luo and J. D. Sanchez-Yamagishi and K. Watanabe and T. Taniguchi and E. Kaxiras and R. C. Ashoori and P. Jarillo-Herrero},
journal= {arXiv preprint arXiv:1802.00553},
year = {2018}
}
备注
Main Text: 14 pages, 4 figures. Supplemental Information: 24 pages, 14 figures