在莫尔双层中将激子掺杂入莫特绝缘体：分数量子超流体、中性费米面与莫特转变

在本文中，我们探讨了在莫尔双层背景下将中性激子掺杂入莫特绝缘体所产生的可能相。我们考虑两个仅通过层间排斥耦合在一起的莫尔层，并存在 U(2)×U(2) 对称性。两层密度可调节为 $n_t=x,n_b=1-x$，且 $n_t+n_b=1$。$x=0$ 极限为层极化莫特绝缘体，小 $x$ 区域可通过以密度 $x$ 掺杂层间激子达到。电荷能隙在小 $x$ 时可保持有限，正如在 WSe$_2$-hBN-WSe$_2$/WS$_2$ 体系中实验所展示的。为捕捉自旋与激子自由度的纠缠，我们提出一个四味自旋模型。除显然的单激子凝聚相可能性外，我们还辨识出更具奇异性的分数化物理：(I) 我们分别定义两层的自旋能隙 $\Delta_t, \Delta_b$。只要任一层自旋能隙有限，单激子凝聚就不可能，我们只能有配对激子凝聚。若两层自旋能隙均有限，它可以是具有配对激子凝聚与 $Z_2$ 自旋液体共存的分激子超流体。我们将提供此相的数值证据。(II) 若 $x=0$ 处的层极化莫特绝缘体处于具有自旋子费米面的 U(1) 自旋液体中，则 $x>0$ 的自然相承载由费米激子形成的中性费米面。在此奇异相中存在金属性逆流输运以及层极化中的弗里德尔振荡。我们在一维中的数值模拟观察到了此中性费米面相的类似物。(III) 通过调节 $x$ 可能存在属于带宽调控金属-绝缘体转变普适类的金属-绝缘体转变(MIT)。我们为此连续莫特转变提供一个理论，并预言了普适拖曳电阻率。