扭曲三层石墨烯中的关联绝缘体、半金属与超导

受近期实验表明镜像对称扭曲三层石墨烯中存在强超导性及复杂的关联绝缘体和味极化物理的启发，我们运用解析与数值相结合的方法研究了该系统在魔角附近的相互作用效应。我们在平带的所有整数填充分数 $\nu$ 处确定了渐近精确的关联多体基态。为确定这些点在偏离精细调节点时的命运，我们应用自洽 Hartree-Fock 数值和解析微扰理论，两种方法间具有良好一致性。这使我们能够构建系统作为 $\nu$ 和位移场（该系统关键实验调控参数）函数的相图，并研究不同相的能谱。相图在电荷中性 $\nu=0$ 附近以关联半金属区间相干态和绝缘体子晶格极化相为主导，在准平带的四分一（$\nu=-2$）或四分之三（$\nu=+2$）填充处存在额外的自旋极化。我们进一步研究了从这些关联态涌现的超导不稳定性，包括在无额外电子-声子耦合和有额外电子-声子耦合情况下，并考虑可能的 Wess-Zumino-Witten 项。在实验相关区间，我们发现三重态配对占主导，可能解释了观测到的泡利极限违背。我们的结果对实验和未来理论工作有多重启示，并说明了扭曲三层石墨烯中近平带与色散狄拉克锥相互作用产生的丰富物理。