扭转双层双层石墨烯中的自旋极化关联绝缘体与超导体

铁磁性与超导性通常相互竞争，因为磁体内部产生的磁场会抑制传统超导体中自旋单重态库珀对的形成。已知的重费米子体系中的铁磁超导体寥寥无几，其中由窄能带促进的多体电子相互作用在稳定这些涌现态中起关键作用。近来，由相互作用驱动的超导与铁磁性已在石墨烯摩尔超晶格所实现的平带的不同密度区间中作为独立现象被证实。将超导与磁性结合于单一基态中可能催生更奇异的量子相。此处，我们利用扭转双层双层石墨烯（TDBG）的范德瓦耳斯异质结构，实现了可由垂直电场调控的平电子带。类似于魔角扭转双层石墨烯，TDBG 在半填充与四分之一填充的平带处呈现能隙，表明关联绝缘态的涌现。我们发现这些绝缘态的能隙随面内磁场增大，提示铁磁序的存在。在掺杂铁磁半填充绝缘体后，超导性浮现，其临界温度受密度与电场共同调控。我们观察到在低场区面内磁场增强超导性，提示自旋极化电子配对。TDBG 中发现的自旋极化超导态为设计相互作用驱动的拓扑超导提供了新途径。