大角度扭曲双层石墨烯中强耦合磁-激子凝聚体
介观与纳米尺度物理
2024-05-21 v1
摘要
激子是由电子与空穴之间库仑相互作用产生的玻色类粒子。在低温下，激子会发生玻色-爱因斯坦凝聚（BEC），并向具有全局相干性的超流态转变。研究此类激子物理的重要平台是双层量子阱或近期的二维材料异构结构，其中两平行的电子和空穴层之间被薄绝缘层分隔。降低分离距离 可增强层间库仑相互作用，从而增大激子结合能。然而，过小的 会导致意外的层间隧穿，从而使激子消亡。本文报道了在扭曲约10°的双层石墨烯中观察到的一系列稳健的激子凝聚体（ECs），其中无绝缘中层。两种石墨烯层之间的动量失配显著抑制了层间隧穿，使我们能够接近分离距离下限约0.334 nm，探讨处于极端耦合 regime下的ECs。通过对器件的bulk与edge进行传输测量，我们发现当两层在 和 Landau 能级（LLs）中各自为半填时，会出现对应ECs的不可压缩态。与理论计算结果比较表明，ECs的低能量带电激发态可能为莫伦-反莫伦或费子-空穴对，这取决于LL指数和载流子类型。我们的结果建立了大角度扭曲双层石墨烯作为研究量子玻色相及其低能激发态的实验平台。
引用
@article{arxiv.2405.11761,
title = {Strongly coupled magneto-exciton condensates in large-angle twisted double bilayer graphene},
author = {Qingxin Li and Yiwei Chen and LingNan Wei and Hong Chen and Yan Huang and Yujian Zhu and Wang Zhu and Dongdong An and Junwei Song and Qikang Gan and Qi Zhang and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Xiaoyang Shi and Kostya S. Novoselov and Rui Wang and Geliang Yu and Lei Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.11761},
year = {2024}
}