扭转双层石墨烯中的 Kondo 相——统一解释不同实验的理论

魔角扭转双层石墨烯（MATBG）中已发现诸多有趣物理现象，如超导、关联带隙相与无带隙相等。带隙相被认为是平均场理论描述的对称性破缺态，而无带隙相展现出超出平均场的特征。本工作结合穷人标度、数值重整化群与动力学平均场理论，证明无带隙相是某些对称性破缺、某些对称性保留的重费米液体态。我们采用近期提出的 MATBG 拓扑重费米子模型，其具有 AA 堆垛区域附近的有效局域轨道及环绕它们的狄拉克费米子。在零温与多数非整数填充下，基态为重费米液体并展现 Kondo 共振峰。Kondo 温度 $T_K$ 处于 1meV 量级。高于 $T_K$ 的温度将系统驱入金属性 LM 相，其中无序 LM 与费米液体共存。在整数填充 $\pm1,\pm2$ 处，$T_K$ 被抑制至零或弱于 RKKY 相互作用的值，导致莫特绝缘体或对称性破缺态。该理论为若干实验观测提供统一解释，如 STM 中的零能峰与量子点状行为、Pomeranchuk 效应以及逆压缩率的锯齿特征等。为未来实验验证，我们预言无带隙相中费米面将随升温收缩——作为重费米液体的特征。我们还推测重费米液体是观测到的非常规超导的母态，因为 Kondo 屏蔽将压倒性的库仑相互作用（~60meV）减小至与可能弱吸引相互作用可比的相当小的有效相互作用（~1meV）。