超导和相关绝缘态共存的魔角扭转双层石墨烯中,这些态之间的关系有重要意义,分别对其中对这种相进行控制的微观机制加深了对其中错综复杂的相互作用的理解。
巴塞罗那科学技术学院Dmitri K. Efetov等报道了这种扭曲双层石墨烯中的电子相互作用的调控,通过在低于15 nm(Wannier轨道的大小)和改变的石墨烯扭角(魔角附近1.10±0.05°)的过程中,调节石墨烯和金属屏蔽层之间的距离,通过这种作用消除了绝缘态同时生成超导态。此外,作者发现这种半填充的绝缘态在外加0.4 T的磁场作用中重新产生,并生成Chern数为2的霍尔态。该研究为理解双层魔角石墨烯中的绝缘态和超导态之间的关系提供了经验,并为理解具备强相互作用的超导体系的微观机制提供了方案。
本文要点:
作者发现Coulomb相互作用是形成相称绝缘子(commensurate insulator)的原因,而超导现象是通过更加传统的机理得到。双层魔角石墨烯中超导态的反常特征产生了超低的载流子浓度,暗示了电子-声子之间相互作用的原理。在实验中发现的弱磁场诱导产生的半填充绝缘态重新出现说明在这种系统中的强相互作用。