魔角石墨烯在偶数整数填充下的基态与隐藏对称性

在魔角扭转双层石墨烯中,电子-电子相互作用起核心作用,导致在特定整数填充处出现关联绝缘态。确定这些绝缘体的性质是核心问题,并可能与同器件中观测到的相对高温超导相关。本文结合解析强耦合论证与包含远带效应的全面 Hartree-Fock 数值计算来探讨此问题。我们在电荷中性处获得的基态是一种不寻常的有序态,称之为 Kramers 谷间相干(K-IVC)绝缘体。其最简形式中,K-IVC 呈现交替环流模式,使石墨烯原胞三倍化,导致“轨道磁化密度波”。尽管平移与时间反演对称性破缺,但组合的“Kramers”时间反演对称性得以保留。我们的解析论证基于首先识别由 tBG 能带结构非凡性质产生的近似 ${\rm U}(4) \times {\rm U}(4)$ 对称性,它帮助筛选出低能态流形,并进一步分裂以偏好 K-IVC。该低能流形也在 Hartree-Fock 数值计算中发现。我们展示对称性降低的微扰可稳定其他绝缘体或半金属态,并讨论半填充处的基态及与实验的比较。