石墨烯中可调量子霍尔对称破缺序的成像
介观与纳米尺度物理
2022-06-24 v2 强关联电子
摘要
当电子占据平带时，其动能变得可忽略，迫使它们组织成奇异的多体态以最小化库仑能。磁场下石墨烯的第零朗道能级是一个特别有趣强相互作用平带，因为电子间相互作用被预言会诱导出具有不同拓扑与晶格尺度序的丰富对称破缺态。这些态的证据大多来自间接输运实验，表明对称破缺态可通过增强塞曼能或对库仑相互作用进行介电屏蔽来调控。然而，确认这些基态的存在需要直接观测其晶格尺度序。在此，我们利用扫描隧穿谱对石墨烯中三种不同的对称破缺相进行成像。我们通过低或高介电常数环境调节库仑相互作用的屏蔽，并借助磁场来探索相图。在未屏蔽情形下，我们揭示了凯库勒(Kekulé)键序，与观测到的经历磁场驱动科斯特利茨-索利斯(Kosterlitz-Thouless)相变的绝缘态一致。在介电屏蔽下，低磁场时出现亚晶格未极化基态，并在较高磁场转变为具有部分亚晶格极化的电荷密度波序。此外，凯库勒序与电荷密度波序还共存有额外的次级晶格尺度序，使相图比当前理论预言更为丰富。这种由屏蔽诱导的对称破缺序可调性，或有助于揭示其他量子材料中的关联相。
引用
@article{arxiv.2110.02811,
title = {Imaging tunable quantum Hall broken-symmetry orders in graphene},
author = {Alexis Coissard and David Wander and Hadrien Vignaud and Adolfo G. Grushin and Cécile Repellin and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Frédéric Gay and Clemens B. Winkelmann and Hervé Courtois and Hermann Sellier and Benjamin Sacépé},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.02811},
year = {2022}
}
备注
Main text + SI