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近公度转角双层石墨烯中的魔角:迈向超魔角区

介观与纳米尺度物理 2022-09-20 v2

摘要

Bistritzer-MacDonald 连续介质模型(BM 模型)描述了小转角下转角双层石墨烯(TBG)的低能莫尔能带。我们推导了任意公度转角附近 TBG 的广义连续介质模型,其特征是公度 AAAA 堆垛处的复层间跃迁(而非 BM 模型中的实跃迁)、公度 AB/BAAB/BA 堆垛处的实层间跃迁,以及全局能量偏移。AAAA 堆垛跃迁的复相位与转角共同定义了一个单一的角度参数 ϕ0\phi_0。我们计算了前六种不同公度 TBG 构型的模型参数,其中 38.238.2^\circ 构型可能处于实验可观测的能量尺度内。我们在类似于 BM 模型的条件下的任意 ϕ0\phi_0 处确定了第一魔角。在该角度下,电荷中性处最低的两条莫尔能带除靠近 ΓM\boldsymbol\Gamma_M 点外变为平带,并保留脆弱拓扑但失去粒子-空穴对称性。我们进一步确定了一个以 ϕ0=±π/2\phi_0 = \pm\pi/2 为中心的超魔角参数区,其中电荷中性附近许多莫尔能带(通常为 88 条或更多)同时变为平带。这些平带中有许多类似于 kagome 晶格和 pxp_xpyp_y 双轨道蜂窝晶格紧束缚模型中的平带。

关键词

引用

@article{arxiv.2203.06163,
  title  = {Magic angles in twisted bilayer graphene near commensuration: Towards a hypermagic regime},
  author = {Michael G. Scheer and Kaiyuan Gu and Biao Lian},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2203.06163},
  year   = {2022}
}

备注

49 pages, 22 figures, accepted by Physical Review B