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扭曲 MoTe$_2$ 中阿贝尔分数拓扑绝缘体的可能性(及其他系统)

强关联电子 2024-07-04 v1 介观与纳米尺度物理

摘要

通过对约为 3.73.7^\circ 扭曲双层 MoTe2_2 (ttMoTe2_2)进行全谱对角化计算,以及也适用于较小扭角的理想 Landau 能级模型,我们提取了在现实情况下工程化分数拓扑绝缘体 (FTI) 的通用原理。首先,在 ν=1/3+1/3\nu=1/3+1/3 的 Landau 能级中,我们检讨哪些相互作用会破坏 FTI。对于伪势能相互作用和现实可屏蔽库仑相互作用,我们发现需要抑制短程 Repulsion 才能稳定 FTI。随后我们研究约为 3.73.7^\circttMoTe2_2,其包含现实的能带混合和各向异性非局部介电屏蔽。我们的有限-size 计算仅在存在显著的额外短程吸引 gg(用于抵消短程距离的库仑排斥)时在 ν=4/3\nu=-4/3 找到 FTI 相。我们讨论了如何通过进一步的有限-size 漂移、介电工程、Landau 能级特征和能带混合效应,可能降低 gg 的值,接近实验上相关的 ttMoTe2_2 条件。对 n=1n=1 Landau 能级的投射计算,这类似于 θ2.1\theta\simeq 2.1^\circ ttMoTe2_2 的第二价带,不会产生任何 gg 的 FTI,表明在低扭角 ttMoTe2_2 中对于 ν=8/3\nu=-8/310/3-10/3 的 FTI 可能不太可能实现。虽然我们的研究强调了在所考虑的填充值方面获取 FTI(即使在分数 Chern 绝缘体已被实验建立的大扭角 ttMoTe2_2 中)的挑战,但我们也提供了潜在的样品工程路线来提高 FTI 相的稳定性。

关键词

引用

@article{arxiv.2407.02560,
  title  = {When Could Abelian Fractional Topological Insulators Exist in Twisted MoTe$_2$ (and Other Systems)},
  author = {Yves H. Kwan and Glenn Wagner and Jiabin Yu and Andrea Kouta Dagnino and Yi Jiang and Xiaodong Xu and B. Andrei Bernevig and Titus Neupert and Nicolas Regnault},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2407.02560},
  year   = {2024}
}

备注

6+36 pages