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扭曲双双层石墨烯中电场可调的电子向列序

强关联电子 2021-05-26 v2 介观与纳米尺度物理

摘要

近年来,基于石墨烯的莫尔系统因展现出种类繁多的关联现象而备受关注。除了莫尔原胞整数填充附近的绝缘与超导相外,越来越多的证据表明在扭曲双层石墨烯与扭曲双双层石墨烯(tDBG)中均存在电子向列序,其表现为莫尔超晶格三重旋转对称性的自发破缺。本文结合基于对称性的分析与微观连续模型,研究 tDBG 向列相的结构及其实验表征。首先,我们将理论计算的局域态密度与近期扫描隧穿显微镜数据 [arXiv:2009.11645] 进行详细比对,以从层、子晶格、自旋与谷自由度出发解析向列序参量的内部结构。我们发现有力证据表明,向列序参量的主要贡献来自莫尔尺度而非单个石墨烯层的微观尺度,这表明莫尔自由度发挥了关键作用,并证实了 tDBG 中向列相的关联本质。其次,我们的分析揭示了 tDBG 中向列指向矢取向可由外施电场前所未有地调控,使指向矢能够偏离高对称晶体方向。我们计算了此旋转在 STM 与输运实验中的预期特征,提供了可行的探测途径。该效应根植于 tDBG 平带对位移场的强烈敏感性,为莫尔系统中电子向列性的静电控制开辟了有趣路径。

关键词

引用

@article{arxiv.2102.08385,
  title  = {Electric-field-tunable electronic nematic order in twisted double-bilayer graphene},
  author = {Rhine Samajdar and Mathias S. Scheurer and Simon Turkel and Carmen Rubio-Verdú and Abhay N. Pasupathy and Jörn W. F. Venderbos and Rafael M. Fernandes},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2102.08385},
  year   = {2021}
}

备注

21 pages, 10 figures