ABCA 四层石墨烯中相互作用驱动的自发对称性破缺绝缘体与金属态
介观与纳米尺度物理
2023-06-21 v1 强关联电子
摘要
石墨烯中载流子间的相互作用可导致多重简并度的自发破缺。随着按菱方堆叠增加石墨烯层数，由于动能显著降低，库仑相互作用的主导作用变得显著。本研究中，我们采用声子-极化激元辅助近场红外成像来确定四层石墨烯器件的堆叠序。通过量子输运测量，我们观察到一系列自发对称性破缺态及其转变，这些态可由载流子密度 n 和电位移场 D 精细调控。具体而言，我们在 n = D = 0 处观察到层反铁磁绝缘体，其能隙约为 15 meV。增大 D 可实现从层反铁磁绝缘体到层极化绝缘体的连续相变。通过同时调控 n 和 D，我们观察到等自旋极化金属，包括自旋-谷极化和自旋极化金属。这些转变与费米面拓扑变化相关，并符合 Stoner 判据。我们的发现凸显了特殊堆叠多层石墨烯器件的高效制备，并表明晶态多层石墨烯是研究库仑相互作用驱动广泛对称性破缺的理想平台。
引用
@article{arxiv.2306.11042,
title = {Interaction-driven spontaneous broken-symmetry insulator and metals in ABCA tetralayer graphene},
author = {Kai Liu and Jian Zheng and Yating Sha and Bosai Lyu and Fengping Li and Youngju Park and Yulu Ren and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Jinfeng Jia and Weidong Luo and Zhiwen Shi and Jeil Jung and Guorui Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.11042},
year = {2023}
}