四层菱形石墨烯中零场关联的真实空间研究
介观与纳米尺度物理
2024-12-10 v1 材料科学
摘要
菱形石墨烯（RG）已成为探索奇异量子现象的有前景平台，如量子磁性、非常规超导性和分数量子反常霍尔效应。尽管其潜力巨大，但RG的原子尺度研究仍然有限，阻碍了对这些关联态起源的详细微观理解。在本研究中，我们利用扫描探针显微镜和谱学技术探测三层和四层RG中的本征电子态。我们在四层RG中识别出电荷中性点处具有17 meV能隙的关联绝缘态，该能隙在三层构型中不存在。该能隙在施加垂直磁场或掺杂载流子密度时被抑制，且不表现出谷间相干图案。我们将此现象归因于对称性破缺的层反铁磁态，其特征是最外层具有铁磁序，层间为反铁磁耦合。为进一步研究这一磁关联态，我们进行了局域散射实验。在关联区域内，非磁性杂质附近出现束缚态，而磁性杂质附近则未出现，表明非磁性掺杂在铁磁表面层中诱导了自旋纹理。在关联区域外，观察到Friedel振荡，从而可以精确确定四层RG的能带色散。这些发现为RG中的零场关联提供了原子尺度证据，并可推广至研究RG中的其他奇异相。
引用
@article{arxiv.2412.06476,
title = {Real-space study of zero-field correlation in tetralayer rhombohedral graphene},
author = {Yufeng Liu and Zonglin Li and Shudan Jiang and Min Li and Yu Gu and Kai Liu and Qia Shen and Liang Liu and Xiaoxue Liu and Dandan Guan and Yaoyi Li and Hao Zheng and Canhua Liu and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Jinfeng Jia and Tingxin Li and Guorui Chen and Jianpeng Liu and Can Li and Zhiwen Shi and Shiyong Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.06476},
year = {2024}
}