扭曲双层过渡金属硫族化物中的 Dirac 量子临界性

我们研究了 ABBA 堆叠的莫尔双层过渡金属硫族化物的相图随扭曲角和施加压力的变化。在每个莫尔原胞空穴填充 $\nu = 2$ 处，无相互作用系统在莫尔布里渊区中容纳了具有类石墨烯低能带的 Dirac 半金属。在小扭曲角下，费米速度降低，相互作用主导了低温行为。强耦合分析确定了绝缘铁磁和反铁磁基态候选态，其特征是由莫尔尺度设定的自旋密度调制。使用具有长程库仑相互作用的现实连续介质模型，我们进行了自洽 Hartree-Fock 计算以研究这些态之间的竞争。改变扭曲角或压力驱动了从 Dirac 半金属到反铁磁绝缘体的转变，该转变破坏了 SU(2) 自旋旋转和二重晶格旋转对称性。在对最一般的对称性允许的低能场论进行重整化群分析中，我们表明这种半金属到绝缘体的转变是连续的，属于具有 $N = 2$ 个四分量 Dirac 费米子的 (2+1)D 相对论性 Gross-Neveu-Heisenberg 普适类。现实样品中相关的有限异质应变，在中间温度下引发了从 Gross-Neveu-Heisenberg 普适性到最低温度下常规 (2+1)D Heisenberg 临界性的 crossover。进一步减小扭曲角可导致从反铁磁绝缘体到具有自旋劈裂带的铁磁绝缘体的能级交叉。我们的结果提供了一个全面的理论框架，补充并阐明了扭曲双层 WSe$_2$ 的近期实验。