Moiré MoTe$_2$/WSe$_2$ 异质双层中的谷极化量子反常霍尔态

Moiré 异质双层过渡金属硫族化物（TMDs）成为模拟单带 Hubbard 模型的理想体系，且在这些体系中已观测到有趣的关联相。然而，异质双层 TMDs 中的 moiré 能带曾被认为拓扑平庸。最近，有报道称在 AB 堆叠的 moiré MoTe$_2$/WSe$_2$ 异质双层中，同时观测到了填充数 $\nu=2$（每个 moiré 原胞两个空穴）处的量子谷霍尔绝缘态，以及填充数 $\nu=1$ 处的谷极化量子反常霍尔态。然而，这些拓扑非平庸态如何产生尚不清楚。在本工作中，我们提出 moiré MoTe$_2$/WSe$_2$ 异质双层中由晶格弛豫诱导的赝磁场可自然产生具有有限陈数的 moiré 能带。我们表明，当具有相反陈数的两个 moiré 能带被填满时，在满填充 $\nu=2$ 处形成时间反演不变的量子谷霍尔绝缘体。在半填充 $\nu=1$ 处，库仑相互作用解除谷简并并导致谷极化量子反常霍尔态，正如实验中所观测到的。我们的理论确定了在异质双层 TMD 材料中实现拓扑非平庸态的一种新途径。