魔角双层石墨烯中的分数量子陈绝缘体
介观与纳米尺度物理
2022-01-05 v1 强关联电子
摘要
分数量子陈绝缘体（FCI）是分数量子霍尔态的晶格类比，可能为操控非阿贝尔激发提供新途径。早期理论研究预测了它们在能量平坦的陈能带系统中的存在，并强调了特定量子能带几何的关键作用。然而迄今为止，FCI 态仅在排列于六方氮化硼上的伯纳斯堆叠双层石墨烯（BLG/hBN）中被观测到，其中非常大的磁场导致了陈能带的存在，阻碍了零磁场下 FCI 的实现，并限制了其应用潜力。相比之下，魔角双层石墨烯（MATBG）在零磁场下支持平坦的陈能带，因此为稳定零场 FCI 提供了有希望的途径。在此，我们报告了在高分辨率局部可压缩性测量的支持下，在 MATBG 中低磁场下观测到的八个 FCI 态。这些态中的第一个在 5 T 时出现，其出现伴随着附近拓扑平庸的电荷密度波态的同时消失。与 BLG/hBN 平台不同，我们证明了此处弱磁场的主要作用仅仅是重新分布本征陈能带的 Berry 曲率，从而实现有利于 FCI 出现的量子能带几何。我们的发现强烈表明 FCI 可以在零磁场下实现，并为在具有本征平坦陈能带的莫尔系统中探索和操控任意子激发铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2107.10854,
title = {Fractional Chern insulators in magic-angle twisted bilayer graphene},
author = {Yonglong Xie and Andrew T. Pierce and Jeong Min Park and Daniel E. Parker and Eslam Khalaf and Patrick Ledwith and Yuan Cao and Seung Hwan Lee and Shaowen Chen and Patrick R. Forrester and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Ashvin Vishwanath and Pablo Jarillo-Herrero and Amir Yacoby},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.10854},
year = {2022}
}