双层石墨烯系统中的激子凝聚

从理论上研究了最近提出的电偏置双层石墨烯系统中激子凝聚的可能性。重点在于获得进入激子态的转变温度的可靠解析估计。在双层石墨烯系统中，由于自旋、谷和层的两个投影，费米子“味”的总数等于N=8，因此大N近似特别适合对该系统进行理论研究。另一方面，大量的味使得裸库仑相互作用的屏蔽非常有效，这加上石墨烯中背散射的抑制，导致激子凝聚的能量极低。结果表明，屏蔽对激子配对的影响在激子态中与在正常态中一样强。因此，激子能隙$\De$的值与先前获得的平均场转变温度$T_c$的估计完全一致，两者最大可能值$\Delta^{\rm max},T_c^{\rm max}\sim 10^{-7} \epsilon_F$（$\epsilon_F$是费米能量）对于完美清洁系统均在$1{\rm mK}$范围内。这证明了能量尺度$\sim 10^{-7} \epsilon_F$确实设定了转变温度的上限，并否定了最近提出的关于高温一级相变进入激子态的猜想。这些发现表明，不幸的是，石墨烯双层中的激子凝聚很难在实验上实现。