HfTe5 超量子极限下的自旋三重激子绝缘体
强关联电子
2025-09-19 v1 材料科学
摘要
超过五十年 ago，激子绝缘体由电子和空穴由于库仑相互作用而结合首次被预测。此后，激子绝缘体在 various 类材料中被观察到，包括量子哈尔双层、石墨、过渡金属硫化物以及最近在莫尔超格中观察到。在这些激子绝缘体中，具有相同自旋的电子和空穴结合， resulting 的激子是自旋三重态。我们在三维拓扑材料 HfTe5 的超量子极限下观察到了自旋三重激子绝缘体。我们观察到，当磁场超过特征磁场时，偏振的 zeroth Landau 带沿场方向的色散相互穿越，形成一维 Weyl 模。载流子测量揭示了当场势超过临界阈值时出现约 250 eV 的能隙。通过进行材料特异的建模，我们确认该能隙是由自旋三重激子形成的结果，其中自旋相反的电子和空穴形成束缚态，保持平移对称性。该系统在能隙开启后达到电中性，正如零霍尔导数在宽广磁场范围内 (10 - 72 T) 的证据所示。我们发现自旋三重激子绝缘体为研究新型自旋输运（包括自旋超流、自旋约伯电流和自旋电荷 drag）提供了道路，类似于量子哈尔双层中层伪自旋的输运特性。
引用
@article{arxiv.2501.12572,
title = {Spin-Triplet Excitonic Insulator in the Ultra-Quantum Limit of HfTe5},
author = {Jinyu Liu and Varsha Subramanyan and Robert Welser and Timothy McSorley and Triet Ho and David Graf and Michael T. Pettes and Avadh Saxena and Laurel E. Winter and Shi-Zeng Lin and Luis A. Jauregui},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.12572},
year = {2025}
}