扭转双层双层石墨烯中的同位旋竞争与谷极化关联绝缘体
介观与纳米尺度物理
2022-06-28 v1 材料科学
强关联电子
摘要
当给定对称性自发破缺时，通常会出现新的物质相，这可涉及电荷、自旋和谷自由度。在此，我们报道了在AB-BA堆垛的扭转双层双层石墨烯（TDBG）中观察到的从自旋极化态演化为谷极化态的新关联绝缘体。同位旋极化的转变是自旋与谷之间竞争的结果，由位移场（D）驱动。在高位场 |D| > 0.7 V/nm 下，我们观察到具有约10的大塞曼g因子的谷极化关联绝缘体，既出现在摩尔导带 v = 2 处，更令人惊讶的是也出现在摩尔价带 v = -2 处。相比之下，在中等场 |D| < 0.6 V/nm 下，v = 2 处为传统的自旋极化关联绝缘体，而 v = -2 处为无特征金属。此外，我们观察到在电子侧 v = 2 处涌现的 C = 2 的谷极化陈绝缘体，以及在空穴侧 v = -2 附近的谷极化费米面。C = 2 的谷陈绝缘体由 2e^2/h 处良好量化的霍尔电导平台及相应的纵向分量消失所证实。谷极化费米面拓扑平庸，C = 0，并展示出一系列量子化朗道能级，v_LL = 0, 1, 2, 3, 4 及其他。这些观测与我们的能带和拓扑计算十分吻合。我们的结果展示了一种通过位移场在TDBG中实现同位旋控制并获得新物质相的可行途径，并可能惠及其他扭转或非扭转多层体系。
引用
@article{arxiv.2112.08600,
title = {Isospin competitions and valley polarized correlated insulators in twisted double bilayer graphene},
author = {Le Liu and Shihao Zhang and Yanbang Chu and Cheng Shen and Yuan Huang and Yalong Yuan and Jinpeng Tian and Jian Tang and Yiru Ji and Rong Yang and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Dongxia Shi and Jianpeng Liu and Wei Yang and Guangyu Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.08600},
year = {2022}
}
备注
13 pages, 4 figures