魔角石墨烯中 Pomeranchuk 效应的熵证据
介观与纳米尺度物理
2021-04-28 v2 强关联电子
摘要
在 20 世纪 50 年代，Pomeranchuk 预测，反直觉地，由于固相中高过剩自旋熵，液态 3He 可能在加热时固化。在此，利用局域与全局电子熵及压缩率测量，我们表明魔角扭转双层石墨烯中发生了类似效应。在每摩尔超晶格单位胞约一个电子的填充附近，我们观测到电子熵急剧增加至每单位胞约 1kB。这一大过剩熵被面内磁场淬灭，指向其磁起源。压缩率随电子密度的急剧下降，伴随费米能级重置回狄拉克点附近，标志着两相间的清晰边界。我们将此跃变作为电子密度、温度和磁场的函数绘制出来。这揭示了一个相图，其与由低温熵电子液体到具有高熵近自由磁矩关联态的、由温度和磁场驱动的 Pomeranchuk 类转变相一致。该关联态具有看似矛盾性质的异常组合：一些与巡游电子相关，如热力学能隙缺失、金属性和狄拉克类压缩率；另一些与局域磁矩相关，如大熵及其在磁场下消失。此外，表征这两类性质的特征能量尺度差异很大：压缩率跃变起始于 T~30K，而磁激发带宽约为 3K 或更小。新关联态的杂化本质及大能量尺度分离对扭转双层石墨烯中关联态的物理具有关键意义。
引用
@article{arxiv.2009.01836,
title = {Entropic evidence for a Pomeranchuk effect in magic angle graphene},
author = {Asaf Rozen and Jeong Min Park and Uri Zondiner and Yuan Cao and Daniel Rodan-Legrain and Takashi Taniguchi and Kenji Watanabe and Yuval Oreg and Ady Stern and Erez Berg and Pablo Jarillo-Herrero and Shahal Ilani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.01836},
year = {2021}
}