从分数量子霍尔绝缘体到莫尔 MoTe₂ 中的拓扑电子晶体：通过远程层调控量子几何
介观与纳米尺度物理
2025-12-04 v1 强关联电子
摘要
布洛赫波函数的量子几何——由贝里曲率和量子度规编码——被认为是稳定分数量子反常霍尔效应（即零磁场下的分数量子霍尔绝缘体，FCI）并抑制竞争性对称破缺相的关键因素。然而，对量子几何驱动的不同关联拓扑相之间切换的直接实验演示此前尚缺乏。本文报道了在高质量 3.7° 扭转 MoTe₂（tMoTe₂）器件中实现此类切换的实验证据，该器件同时包含 A-A 双层和 A-AB 三层区域。A-A tMoTe₂ 中建立了复合费米液体（CFL）/FQAH 相，而 A-AB 区域——本质上是通过远程 B 层耦合的 A-A 莫尔双层——在 commensurate 分数填充 v=1/2、2/3 以及非 commensurate 填充因子 v=0.53 下发展出一系列拓扑电子晶体（TEC，也称广义量子反常霍尔晶体，QAHC）态，其霍尔电导为整数量子化。通过结合输运和光学测量绘制了静电相图，表明这些 TEC 态出现在任何电荷转移到 B 层之前的第一莫尔价带内。纳入远程层诱导层内势的精确对角化（ED）计算表明，从 A-A 极限下的 CFL 类流形到 v=1/2 处与 TEC 一致的 C=1 陈数基态的转变，伴随理想能带几何的进一步破缺。本研究提供了莫尔陈带中量子几何调控的 FQAH/CFL 与 TEC 相之间竞争的实验证据，并为通过调控量子几何进一步探索关联驱动的拓扑现象铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2512.03622,
title = {From fractional Chern insulators to topological electronic crystals in moir\'e MoTe2: quantum geometry tuning via remote layer},
author = {Feng Liu and Fan Xu and Cheng Xu and Jiayi Li and Zheng Sun and Jiayong Xiao and Ning Mao and Xumin Chang and Xinglin Tao and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Jinfeng Jia and Ruidan Zhong and Zhiwen Shi and Shiyong Wang and Guorui Chen and Xiaoxue Liu and Dong Qian and Yang Zhang and Tingxin Li and Shengwei Jiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.03622},
year = {2025}
}