使用無偏的大規(guī)模量子蒙特卡洛模擬方法，研究了蜂窩狀晶格上具有兩個電荷中性軌道的擴(kuò)展Hubbard模型。隨著團(tuán)簇電荷相互作用的增強(qiáng)，狄拉克費(fèi)米子的費(fèi)米速度被重整化，直到出現(xiàn)一個質(zhì)量項，并建立起從狄拉克半金屬到價鍵固體(VBS)絕緣子的量子相變。其中發(fā)現(xiàn)該量子臨界點(diǎn)屬于三維N = 4 Gross-Neveu手性XY普適性，其臨界指數(shù)具有較高的精度。進(jìn)一步增強(qiáng)的相互作用使系統(tǒng)進(jìn)入兩個不同的VBS相，揭示了它們之間的特性和轉(zhuǎn)變。由于該模型與魔角扭曲的雙層石墨烯有關(guān)，因此本文的結(jié)果可能與材料電荷中性點(diǎn)處的對稱破壞順序相關(guān)，并將其量子臨界漲落與周圍廣泛的金屬行為聯(lián)系起來。
FIG. 1. 基態(tài)相位圖。
FIG. 2. 結(jié)構(gòu)因子CB(K)在t2/t=0作為U/t的函數(shù)時的(a)鍵-鍵的相關(guān)比RB和(b)臨界數(shù)據(jù)分析。
FIG. 3. (a)1/L外推單粒子間隙Δsp(K)，該間隙在U/t=22和U/t=28之間。(b)自旋間隙的1/L外推量Δspin(K)，自旋間隙與單粒子間隙同時打開，作為pVBS階的建立。
FIG. 4. (a)在大的U值下，系統(tǒng)的每個位置的動能。(b) CB(K)對于相同的過程，VBS順序也發(fā)生了跳躍，表明這是不同VBS相之間的轉(zhuǎn)變。(c)復(fù)序參數(shù)DK的角度相關(guān)性。(d)-(e)不同交互強(qiáng)度下DK的直方圖U<UVBS, U≈UVBS, U>UVBS。
FIG. 5. (a) pVBS和cVBS的之字形域壁的光譜。(b) pVBS和cVBS的鋸齒形域壁，底部為pVBS相，頂部為cVBS相。
相關(guān)研究成果于2019年由中國科學(xué)院物理研究所博士生廖元達(dá)及其研究團(tuán)隊，發(fā)表在Phys. Rev. Lett. (https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.157601)上。原文：Valence Bond Orders at Charge Neutrality in a Possible Two-Orbital Extended Hubbard Model for Twisted Bilayer Graphene
