三层石墨烯摩尔超晶格中的可调超导性特征

2019-07-18  wenxuefen...

【引言】

理解高转变温度超导性机制是凝聚态物理的中心问题。这种超导性被认为会在以Hubbard模型描述的掺杂莫特绝缘体中出现。然而,由于莫特绝缘体中强电子-电子关联的存在,对于研究Hubbard模型的精确解一直以来都是一项巨大的挑战。而通过调整Hubbard参数来理解异常超导性及其演化可以加深对Hubbard模型的理解。因此,寻找参数可调的Hubbard模型被认为是进一步研究Hubbard模型的有效方案。

【成果简介】

近期,美国劳伦斯-伯克利国家实验室的王枫、复旦大学的张远波以及斯坦福大学的D. Goldhaber-Gordon(共同通讯作者)等人发表文章报道了在ABC-三层石墨烯(TLG)以及六方氮化硼(hBN)摩尔超晶格中发现可调超导性特征。与“魔角”双层石墨烯(TBG)不同,理论计算显示,在垂直位移场下,ABC-TLG/hBN异质结构中能够产生三角超晶格,其具有与Hubbard模型关联的独立的微价带(valence miniband)。而这种微价带的带宽可以根据垂直位移场进行连续调控。因此你,研究人员通过施加垂直位移场,发现ABC-TLG/hBN超晶格在20开尔文的温度下表现出莫特绝缘态。进一步冷却操作发现,在1开尔文温度以下出现了超导性特征(“domes”)。通过进一步调控垂直位移场,研究人员还成功实现了超导体-莫特绝缘体-金属相的转变。这一成果表明,ABC-TLG/hBN作为一种模型系统,能够为深入探索三角Hubbard模型中出现的关联行为提供可能性。2019年07月17日,相关成果以题为“Signatures of tunable superconductivity in a trilayer graphene moiré superlattice”的文章在线发表在Nature上。

【图文导读】

图1 ABC-TLG/hBN超晶格中的莫特绝缘体

三层石墨烯摩尔超晶格中的可调超导性特征

图2 ABC-TLG/hBN的超导性

三层石墨烯摩尔超晶格中的可调超导性特征

图3载流子密度依赖相图

三层石墨烯摩尔超晶格中的可调超导性特征

图4位移场中的可调电子相

三层石墨烯摩尔超晶格中的可调超导性特征

文献链接:Signatures of tunable superconductivity in a trilayer graphene moiré superlattice(Nature, 2018, DOI: 10.1038/s41586-019-1393-y)

来源:材料牛

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