在魔角扭曲双层石墨烯中追踪关联 Chern 绝缘体

魔角扭曲双层石墨烯 (MATBG) 表现出一系列源于强电子-电子相互作用的关联现象。当 $\pm 1, \pm 2, \pm 3$ 个电子占据每个 moiré 单胞时，这些相互作用使费米面极易发生重构，并导致关联绝缘、超导和铁磁相的形成。虽然已证明某些相具有非零 Chern 数，但许多其他相的局域微观性质和拓扑特征仍然难以捉摸。在此，我们引入一套基于扫描隧道显微镜 (STM) 的新技术，以绘制有限磁场下 MATBG 中涌现的拓扑相。通过追踪费米能级处局域态密度 (LDOS) 随静电掺杂和磁场的演化，我们可视化了局域 Landau 扇形图，使我们能够直接为所有观测到的相指定 Chern 数。我们揭示了在有限磁场下从整数填充处涌现出六个拓扑相的存在，其起源与关联驱动的对称性破缺级联转变有关。空间分辨且由电子密度调控的 LDOS 图进一步揭示，这些拓扑相只能在魔角值附近的小扭转角范围内形成。微观起源和对扭转角的极端敏感性使这些拓扑相区别于在电荷中性附近观测到的 Landau 能级。此外，我们观测到，即使在低场下获取的电荷中性 Landau 能谱也受到相互作用的显著修正，并表现出零 Landau 能级之间可高达 ${\sim }\,3-5$ meV 的意外分裂。我们的结果表明，强电子相互作用如何影响 MATBG 的能带结构并导致关联驱动的拓扑相的形成。