魔角扭曲雙層石墨烯(TBG)具有接近1.1度的旋轉(zhuǎn)錯位，其特點是孤立的扁平電子帶具有豐富的相圖，包含相關(guān)的絕緣相、超導相、鐵磁相和拓撲相。相關(guān)絕緣體和超導性以前只在0.1度的魔角范圍內(nèi)觀察到，并且出現(xiàn)在相鄰或重疊的電子密度范圍內(nèi);然而，由于它們對微觀細節(jié)的敏感性，這些狀態(tài)的起源以及它們之間的關(guān)系仍然不清楚。除了扭曲角和應(yīng)變，TBG相圖還取決于用于封裝石墨烯片的絕緣六方氮化硼(hBN)的排列和厚度，這表明了微觀介電環(huán)境的重要性。實驗結(jié)果表明，在hBN和TBG之間添加一層絕緣的二硒化物(WSe
2)單層，可以在扭曲角遠小于魔角的情況下穩(wěn)定超導性。對于最小的0.79度扭曲角，盡管TBG在整個電子密度范圍內(nèi)都表現(xiàn)出金屬行為，但仍可觀察到超導性。有限的磁場測量進一步揭示了弱的抗定位特征，以及四重自旋-谷對稱性的破壞，這與TBG通過靠近WSe
2引起的自旋-軌道耦合一致。我們的研究結(jié)果限制了TBG中超導性現(xiàn)象的理論解釋，并為莫爾系統(tǒng)中的工程量子相開辟了道路。
Fig. 1 小角度TBG-WSe
2結(jié)構(gòu)中的超導性。
Fig. 2 缺少相關(guān)的絕緣態(tài)，平坦帶和分散帶之間的間隙減小。
Fig. 3 打破四倍簡并性。
Fig. 4 自旋軌道對TBG帶結(jié)構(gòu)的影響。
相關(guān)研究成果于2020年由加州理工學院Stevan Nadj-Perge課題組，發(fā)表在Nature (https://doi.org/10.1038/s41586-020-2473-8)上。原文：Superconductivity in metallic twisted bilayer graphene stabilized by WSe
2。
摘自《石墨烯雜志》公眾號：
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