石墨烯莫尔超晶格中磁场稳定的维格纳晶体态
介观与纳米尺度物理
2023-09-06 v1
摘要
维格纳晶体被预言为当电子-电子库仑能量主导动能时，在均匀背景中运动的稀薄电子气的结晶。此前，维格纳晶体已在液氦表面存在的超洁净二维电子气（2DEG）以及高磁场下半导体量子阱中被观测到。近来，WS2/WSe2 莫尔异质结构中也报道了维格纳晶体。氮化硼上的 ABC 堆垛三层石墨烯（ABC-TLG/hBN）莫尔超晶格提供了一个独特的可调平台来探索维格纳晶体态，其中电子关联可由电场和磁场控制。在此，我们报道了在 ABC-TLG/hBN 莫尔超晶格中观测到磁场稳定的维格纳晶体态。我们表明，在磁场下，对应于每个莫尔晶格位点 v = 1/3、2/3、1、4/3、5/3 和 2 个电子的多个分数和整数填充处出现了关联绝缘态。这些关联绝缘态可归因于整数填充（v = 1, 2）的广义莫特态和分数填充（v = 1/3, 2/3, 4/3, 5/3）的广义维格纳晶体态。广义维格纳晶体态由垂直磁场稳定，并且在每三个莫尔超晶格一个磁通量子时最强。v = 2 处的关联绝缘态持续至 30 特斯拉，这可用高磁场下的莫特-霍夫施塔特转变来描述。ABC-TLG/hBN 中可调的莫特和维格纳晶体态凸显了由于磁场与莫尔平带之间相互作用而发现新关联量子相的机会。
引用
@article{arxiv.2305.08387,
title = {Magnetic field stabilized Wigner crystal states in a graphene moir\'e superlattice},
author = {Guorui Chen and Ya-Hui Zhang and Aaron Sharpe and Zuocheng Zhang and Shaoxin Wang and Lili Jiang and Bosai Lyu and Hongyuan Li and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Zhiwen Shi and David Goldhaber-Gordon and Yuanbo Zhang and Feng Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.08387},
year = {2023}
}
备注
19 pages, 6 figures