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魔角附近扭曲双层石墨烯中电场可调超导电性与竞争序

介观与纳米尺度物理 2024-09-13 v2

摘要

扭曲双层石墨烯 (tBLG) 中的超导电性 (SC) 已通过改变载流子浓度、扭转角和屏蔽强度进行了探索,旨在揭示其起源以及与窄带中强电子关联和各种由此产生的破缺对称性的可能联系。然而,tBLG 能带结构与 SC 及其他序的 onset 之间的联系在很大程度上仍不清楚。在本研究中,我们通过考察位移场 (DD) 对近魔角 (θ0.95\theta \approx0.95^\circ) tBLG 器件的原位能带结构调控,解决了这一关键差距,并揭示了 SC 与其他破缺对称性之间的显著竞争。在 D=0D=0 时,该器件表现出超导电性特征,但在半填充处没有电阻峰,而后者是强电子关联的特征信号。随着 DD 增加,SC 受到抑制,同时伴随着半填充处电阻峰的出现。霍尔密度测量表明,在 D=0D=0 时,SC 产生于来自同位旋或自旋 - 谷未极化能带的范霍夫奇点 (vHs) 附近。在较高的 DD 下,SC 的抑制与半填充附近同位旋对称性破缺及简并度解除 (gd2g_d \sim 2) 相吻合。此外,随着 SC 相随 DD 减弱,vHs 向更高填充率移动,突显了施加电场对底层能带结构的修正。这些发现结合近期关于 tBLG 中 SC 的理论研究,强调了 SC 与由破缺对称性促进的其他序之间是竞争关系,而非伴随相连。

关键词

引用

@article{arxiv.2402.11649,
  title  = {Electric field tunable superconductivity with competing orders in twisted bilayer graphene near magic-angle},
  author = {Ranit Dutta and Ayan Ghosh and Shinjan Mandal and K. Watanabe and T. Taniguchi and H. R. Krishnamurthy and Sumilan Banerjee and Manish Jain and Anindya Das},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2402.11649},
  year   = {2024}
}