扭曲调谐的莫尔备层石墨中的量子临界性

我们认为，莫尔备层石墨在电荷中和态下承载着一种连续的半金属到绝缘体量子相变，这种相变可以通过调节两层石墨之间的扭曲角来实现。对于接近第一魔角的小扭曲角，系统实现Kramers区间间一致绝缘体，由循环电流和自发破坏时间反演和U(1)谷浦约称特征。对于超过临界值的较大扭曲角，能谱在最低温度下仍然无带隙，具有完全对称的Dirac半金属基态。我们应用基于Bistritzer-MacDonald哈姆顿量并加入屏蔽库仑相互作用的真实莫尔备层石墨模型，采用自洽哈特里福克理论，发现扭曲调谐的量子相变是连续的。我们认为量子临界行为属于相对论性Gross-Neveu-XY普适类，并通过有效场论分析对其进行表征。我们的理论预测可直接测试，利用最近发展的量子扭曲显微镜仪器。