石墨烯/hBN 莫尔超晶格中的扩展量子反常霍尔态
介观与纳米尺度物理
2024-08-20 v1
摘要
拓扑平带中的电子可以形成由关联效应驱动的新型拓扑态。五层菱面体石墨烯/hBN 莫尔超晶格已被证明在约 400 mK 时承载分数量子反常霍尔效应（FQAHE），引发了关于其底层机制和莫尔效应作用的讨论。特别是，具有非平凡拓扑的新型电子晶体态已被提出。在此，我们报告了在菱面体五层和四层石墨烯/hBN 莫尔超晶格中进行的直流电输运测量，电子温度低至约 40 mK。我们在五层器件中观察到了两个此前未报告的 FQAHE 态。在一个新的四层器件中，我们在 300 mK 时观察到填充因子 v = 3/5 和 2/3 处的 FQAHE。在小偏压电流和最低温度下，我们观察到一种新的扩展量子反常霍尔（EQAH）态和磁滞现象，其中 Rxy = h/e 且 Rxx 消失，覆盖了从 0.5 到 1.3 的广泛莫尔填充因子范围。通过升高温度或电流，FQAHE 可以恢复——这表明 EQAH 态的破裂以及向分数量子霍尔液体的相变。此外，我们观察到由位移场诱导的从 EQAH 态到费米液体、FQAHE 液体和可能的复合费米液体的量子相变。我们的观察建立了一种在零磁场下具有量子化霍尔电阻的新型电子拓扑相，并丰富了拓扑平带材料中出现的新兴量子现象。
引用
@article{arxiv.2408.10203,
title = {Extended Quantum Anomalous Hall States in Graphene/hBN Moir\'e Superlattices},
author = {Zhengguang Lu and Tonghang Han and Yuxuan Yao and Jixiang Yang and Junseok Seo and Lihan Shi and Shenyong Ye and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Long Ju},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.10203},
year = {2024}
}