莫尔WSe2中激子绝缘体与量子自旋霍尔绝缘体间的量子振荡
介观与纳米尺度物理
2025-09-24 v1 强关联电子
摘要
量子自旋霍尔绝缘体（QSHIs）和激子绝缘体（EIs）分别是典型的拓扑和关联物质态。两者之间的拓扑相变引起了广泛的理论兴趣，但由于缺乏能够实现这种相变的可调谐材料，实验研究一直受到阻碍。在这里，通过利用扭曲双层WSe2（tWSe2）中相互作用增强的g因子和扁平莫尔能带，我们在垂直磁场下于tWSe2的相对能谷中实现了可调谐的类电子和类空穴朗道能级（LLs）。在对应于电子-空穴电荷中性点的半能带填充状态下，由于回旋能量与谷间关联的相互作用，观察到了QSHIs（对于完全填充的LLs）和EIs（对于半填充的LLs）之间的周期性振荡；可以分辨出具有多达四对螺旋边缘态的QSHIs。我们进一步通过电场对莫尔能带结构的调谐，分析了费米面嵌套对EIs稳定性的影响。我们的结果展示了一种新颖的QSHI到EI的拓扑相变，并为tWSe2的费米学提供了全面的理解。
引用
@article{arxiv.2509.19287,
title = {Quantum oscillations between excitonic and quantum spin Hall insulators in moir\'e WSe2},
author = {Zhongdong Han and Yiyu Xia and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Kin Fai Mak and Jie Shan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.19287},
year = {2025}
}