1。Andrei,E。Y.等。 Moiré材料的奇迹。 nat Rev Mater 6,201–206(2021)。 2。 Cao,Y。等。 在魔术角石墨烯超级晶格中半填充时相关的绝缘体行为。 自然556,80–84(2018)。 3。 Tang,Y。等。 在WSE2/WS2Moiré超级晶格中模拟Hubbard模型物理。 自然579,353–358(2020)。 4。 Regan,E。C。等。 Mott和Wigner Crystal态在WSE 2 /WS 2Moiré超级晶格中。 自然579,359–363(2020)。 5。 Wang,L。等。 在扭曲的双层过渡金属二分法中相关的电子相。 nat Mater 19,861–866(2020)。 6。 Cao,Y。等。 魔法石墨烯超级晶格中的非常规的超导性。 自然556,43-50(2018)。 7。 lu,X。等。 超导体,轨道磁铁和魔法双层石墨烯中的相关状态。 自然574,653–657(2019)。 8。 Cai,J。等。 扭曲的Mote2中分数量子异常圆度状态的签名。 自然622,63-68(2023)。 9。 Park,H。等。 观察分数量化的异常霍尔效应。 自然622,74–79(2023)。 10。 Zeng,Y。等。 MoiréMote2中分数Chern绝缘子的热力学证据。 自然622,69–73(2023)。 11。 lu,Z。等。 自然626,759–764(2024)。Andrei,E。Y.等。Moiré材料的奇迹。nat Rev Mater 6,201–206(2021)。2。Cao,Y。等。 在魔术角石墨烯超级晶格中半填充时相关的绝缘体行为。 自然556,80–84(2018)。 3。 Tang,Y。等。 在WSE2/WS2Moiré超级晶格中模拟Hubbard模型物理。 自然579,353–358(2020)。 4。 Regan,E。C。等。 Mott和Wigner Crystal态在WSE 2 /WS 2Moiré超级晶格中。 自然579,359–363(2020)。 5。 Wang,L。等。 在扭曲的双层过渡金属二分法中相关的电子相。 nat Mater 19,861–866(2020)。 6。 Cao,Y。等。 魔法石墨烯超级晶格中的非常规的超导性。 自然556,43-50(2018)。 7。 lu,X。等。 超导体,轨道磁铁和魔法双层石墨烯中的相关状态。 自然574,653–657(2019)。 8。 Cai,J。等。 扭曲的Mote2中分数量子异常圆度状态的签名。 自然622,63-68(2023)。 9。 Park,H。等。 观察分数量化的异常霍尔效应。 自然622,74–79(2023)。 10。 Zeng,Y。等。 MoiréMote2中分数Chern绝缘子的热力学证据。 自然622,69–73(2023)。 11。 lu,Z。等。 自然626,759–764(2024)。Cao,Y。等。在魔术角石墨烯超级晶格中半填充时相关的绝缘体行为。自然556,80–84(2018)。3。Tang,Y。等。 在WSE2/WS2Moiré超级晶格中模拟Hubbard模型物理。 自然579,353–358(2020)。 4。 Regan,E。C。等。 Mott和Wigner Crystal态在WSE 2 /WS 2Moiré超级晶格中。 自然579,359–363(2020)。 5。 Wang,L。等。 在扭曲的双层过渡金属二分法中相关的电子相。 nat Mater 19,861–866(2020)。 6。 Cao,Y。等。 魔法石墨烯超级晶格中的非常规的超导性。 自然556,43-50(2018)。 7。 lu,X。等。 超导体,轨道磁铁和魔法双层石墨烯中的相关状态。 自然574,653–657(2019)。 8。 Cai,J。等。 扭曲的Mote2中分数量子异常圆度状态的签名。 自然622,63-68(2023)。 9。 Park,H。等。 观察分数量化的异常霍尔效应。 自然622,74–79(2023)。 10。 Zeng,Y。等。 MoiréMote2中分数Chern绝缘子的热力学证据。 自然622,69–73(2023)。 11。 lu,Z。等。 自然626,759–764(2024)。Tang,Y。等。在WSE2/WS2Moiré超级晶格中模拟Hubbard模型物理。自然579,353–358(2020)。4。Regan,E。C。等。 Mott和Wigner Crystal态在WSE 2 /WS 2Moiré超级晶格中。 自然579,359–363(2020)。 5。 Wang,L。等。 在扭曲的双层过渡金属二分法中相关的电子相。 nat Mater 19,861–866(2020)。 6。 Cao,Y。等。 魔法石墨烯超级晶格中的非常规的超导性。 自然556,43-50(2018)。 7。 lu,X。等。 超导体,轨道磁铁和魔法双层石墨烯中的相关状态。 自然574,653–657(2019)。 8。 Cai,J。等。 扭曲的Mote2中分数量子异常圆度状态的签名。 自然622,63-68(2023)。 9。 Park,H。等。 观察分数量化的异常霍尔效应。 自然622,74–79(2023)。 10。 Zeng,Y。等。 MoiréMote2中分数Chern绝缘子的热力学证据。 自然622,69–73(2023)。 11。 lu,Z。等。 自然626,759–764(2024)。Regan,E。C。等。Mott和Wigner Crystal态在WSE 2 /WS 2Moiré超级晶格中。自然579,359–363(2020)。5。Wang,L。等。 在扭曲的双层过渡金属二分法中相关的电子相。 nat Mater 19,861–866(2020)。 6。 Cao,Y。等。 魔法石墨烯超级晶格中的非常规的超导性。 自然556,43-50(2018)。 7。 lu,X。等。 超导体,轨道磁铁和魔法双层石墨烯中的相关状态。 自然574,653–657(2019)。 8。 Cai,J。等。 扭曲的Mote2中分数量子异常圆度状态的签名。 自然622,63-68(2023)。 9。 Park,H。等。 观察分数量化的异常霍尔效应。 自然622,74–79(2023)。 10。 Zeng,Y。等。 MoiréMote2中分数Chern绝缘子的热力学证据。 自然622,69–73(2023)。 11。 lu,Z。等。 自然626,759–764(2024)。Wang,L。等。在扭曲的双层过渡金属二分法中相关的电子相。nat Mater 19,861–866(2020)。6。Cao,Y。等。 魔法石墨烯超级晶格中的非常规的超导性。 自然556,43-50(2018)。 7。 lu,X。等。 超导体,轨道磁铁和魔法双层石墨烯中的相关状态。 自然574,653–657(2019)。 8。 Cai,J。等。 扭曲的Mote2中分数量子异常圆度状态的签名。 自然622,63-68(2023)。 9。 Park,H。等。 观察分数量化的异常霍尔效应。 自然622,74–79(2023)。 10。 Zeng,Y。等。 MoiréMote2中分数Chern绝缘子的热力学证据。 自然622,69–73(2023)。 11。 lu,Z。等。 自然626,759–764(2024)。Cao,Y。等。魔法石墨烯超级晶格中的非常规的超导性。自然556,43-50(2018)。7。lu,X。等。超导体,轨道磁铁和魔法双层石墨烯中的相关状态。自然574,653–657(2019)。8。Cai,J。等。 扭曲的Mote2中分数量子异常圆度状态的签名。 自然622,63-68(2023)。 9。 Park,H。等。 观察分数量化的异常霍尔效应。 自然622,74–79(2023)。 10。 Zeng,Y。等。 MoiréMote2中分数Chern绝缘子的热力学证据。 自然622,69–73(2023)。 11。 lu,Z。等。 自然626,759–764(2024)。Cai,J。等。扭曲的Mote2中分数量子异常圆度状态的签名。自然622,63-68(2023)。9。Park,H。等。 观察分数量化的异常霍尔效应。 自然622,74–79(2023)。 10。 Zeng,Y。等。 MoiréMote2中分数Chern绝缘子的热力学证据。 自然622,69–73(2023)。 11。 lu,Z。等。 自然626,759–764(2024)。Park,H。等。观察分数量化的异常霍尔效应。自然622,74–79(2023)。10。Zeng,Y。等。 MoiréMote2中分数Chern绝缘子的热力学证据。 自然622,69–73(2023)。 11。 lu,Z。等。 自然626,759–764(2024)。Zeng,Y。等。MoiréMote2中分数Chern绝缘子的热力学证据。自然622,69–73(2023)。11。lu,Z。等。自然626,759–764(2024)。多层石墨烯中的分数量子异常霍尔效应。12。Xu,F。等。观察整数和分数量子异常大厅效应
Abstract The assembly of monolayer transition metal dichalcogenides (TMDs) in van der Waals heterostructures yields the formation of spatially separated interlayer excitons (IXs) with large binding energies, long lifetimes, permanent dipole moments and valley-contrasting physics, providing a compelling platform for investigating and engineering spatiotemporal IX propagation with highly tunable动力学。进一步扭曲堆叠的TMD单层可以创建具有空间修改的带结构和不同的Moiré电位的长期周期性Moiré模式,具有定制的陷阱,这些陷阱可以引起与密度依赖性相变的强相关性,以调节激子运输。TMD异质结构中丰富的激子景观,加上Valleytronics和Twistronics的进步,对探索激子综合电路的巨大希望基于操纵激烈的扩散和运输。在这篇综述中,我们全面概述了了解IXS和Moiré激子的最新进展,特别关注了TMD异质结构中新兴的激子扩散和运输。我们强调通过各种方法对激子通量进行空间操纵,包括激子密度,介电环境,电场和结构工程,以进行精确控制。这种操纵激子扩散的能力为相互交流和信号处理提供了新的可能性,为在高性能光电上的激发应用铺平了道路,例如激发设备,valleytronic晶体管和光电探测器。我们终于通过概述了利用IX电流的观点和挑战来结束这项审查,用于下一代光电应用。
引言拓扑和强烈的电子交流的复杂相互作用是现代冷凝物理物理学的最迷人和快速发展的领域之一。在发现超导性和扭曲的双层(TBG)(1,2)中的超导性和强相关性后,Moiré材料已上升到理论和实验性凝结物理物理学的最前沿,作为探索在拓扑频段中强烈相关的物理学的理想平台(3)。在石墨烯家族中,在多层Moiré异质结构中也取得了实质性进展,例如交替的扭曲多层(4-6)或单个扭曲多层,例如扭曲的单层双层石墨烯(7-9)。在副层中,基于半导体过渡金属二分法源的莫伊尔异质结构也揭示了从广义的wigner晶体到拓扑状态的互补物理学的味道(10)。Moiré平台的极具多功能性导致了各种各样的物理现象的实验性实现。在魔术角tbg中,几乎平坦的孤立的单粒子带的流形实现了以内部和带的几何形状为主的独特物理状态。也许对密切相关的拓扑结构的最引人入胜,最直接的观察是量子异常大厅(QAH)(11-14)(11 - 14)和分数Chern In-硫酸盐(FCI)(15-20),Integer和Integer和分数量子厅的晶格类似物驱动的,由固有的乐队几何形状驱动。然而,TBG中的这些拓扑状态通常被竞争的非拓扑状态脆弱和压倒性,可能是因为它们需要与六角形的硝酸硼(HBN)底物(11,23)或C 2 Z T对称性的自发断裂(24)。到目前为止,FCI状态仅在底物排列样品和有限磁场B〜5 t(15)中观察到。底物比对的明显需求提出了一个重大的实验挑战,该挑战严重限制了TBG平台中强相关拓扑的可重复性,尚不清楚是否可以在零领域使FCI状态稳定。最近,在扭曲的过渡金属二分法中发现了零场FCI的证据(25,
这个IRG团队得出了扭曲的双层石墨烯(TBG)的通用模型和大型相称的扭曲角(例如21.8°)附近的魔法角度。他们确定了参数空间中的超魔法制度,该方案在MoiréKagome或Honeycomb lattices中产生了超过7个同时的平坦带。
摘要:整数和分数量子厅效应(IQHE和FQHE)从1980年代开始引起了很多关注。通常,FQHE的实现需要一个大的磁场(以20特斯拉的阶段为单位)。理论家提出了FQHE在平坦的Chern频段中没有任何磁场的实现,但在传统的固态系统中显然具有挑战性。在这次演讲中,我将在过去六年中在Moiré材料的新领域中介绍理论和实验性努力,最终实现了这一目标。可以通过简单地将两个二维层(例如石墨烯)换一个小角度来产生moiré超晶格。可以从如此简单的设置中出现诸如量子厅物理等物理学(例如量子霍尔物理学)的相当惊人的相关物理。我将特别强调我们的量子异常晶体晶体理论,以解释MIT的Long Ju's Group在Pentalyer石墨烯中观察到的QHE。
ahatarm 01.01 机构 0 0 0 0 0 01.01.06 医疗 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 471 ' 07 0137 31 - 0 01.01.11 国内旅费 0 0 0 0 0 0 0 0 0 a , idauETu 01.01.13 办公费 0 0 0 0 0 0 0 0 tN i 01.01.34 奖学金/助学金 0 0 0 0 0 0 0 0 MOIR 74 al 01.01.52 机械和设备 0 0 0 0 0 0 0 0 总计:机构 0 0 0 0 a a. newt wt 0 0 0 0 0 0 44 arievra ate fara 总计:研究与开发 0 0 0
图1 |在紧张的扭曲的双层石墨烯设备中,隧道光谱的演变具有连续变化的扭曲天使,跨越了多个魔法角度。a,样本示意图。tbg堆叠在HBN底物上,而在STM尖端和TBG之间的偏置电压V B通过石墨电极应用。底部显示了三种类型的堆叠配置(AA,AB和DW)。b,TBG上的大面积的STM地形图,由两个图像(200 nm×200 nm和100 nm×100 nm,偏置电压v B = -800 mV,隧道电流I T = 20 PA),未锁定的黄色盒子标记了研究区域,而黑点则表示扩展区域(见图。S1用于整个研究区域)。c,莫伊尔三角波长及其相应计算的扭曲角。左图是b中的黄色虚线盒中的区域。B和C中的两个红色三角形对应于同一位置。l 1,l 2,l 3定义为每个Moiré三角形的三个边的长度,这些长度绘制在右图中。每个Moiré三角形的相应计算的扭曲角和应变值显示在右Y轴上。d,七个AA站点中心的隧道光谱,在c中以红点为标志。魔法角度为红色。e,d i /d v colormap沿着C,AA,AB,DW,BA和AA站点的橙色虚线采集。e的上面板详细指示了虚线的路由。f,d i /d v colormap沿C中的箭头白色虚线采集,其中还标记了七个AA位点的位置。设定点:d -f,v s = -200 mV,i t = 200 pa。
Moiré超级晶格在Van der Waals的异质结构中的扭曲工程可以操纵山谷中层Incepitons(IXS)的山谷物理学,为下一代谷化设备铺平了道路。然而,到目前为止,在电气控制的异质结构中尚未研究对山谷极化上激素电位的扭曲角度依赖性控制,需要探索下面的物理机制。在这里,我们证明了莫伊尔时期的极化切换和山谷极化程度的依赖性。我们还找到了揭示激子电势和电子孔交换相互作用的扭曲角度调节的机制,这些机制阐明了实验观察到的IXS的扭曲角度依赖性山谷极化。此外,我们根据极化开关实现了可谷化的设备。我们的工作通过在电控制异质结构中调谐扭转角来证明了IXS山谷极化的操纵,这为在互惠设备中开放了电气控制山谷自由度的途径。
在1000 K处的参考文献[7]中合成了石墨烯。从表面制备实验室,荷兰获得Cu(111)样品,并以0.1°精度将其表面对齐(111)平面。将样品生长在附着在扫描隧道显微镜(STM)室的样品生长容器中。随后,将样品通过超高真空手提箱转移到正常的X射线立波(XSW)室。将样品保存在10-10 mbar压力范围内。图像1-4(表S2)和图S1-4均在同一样本上测量,并显示了XSW测量。使用单色的AlKαX射线源来评估溅射和退火过程后晶体的清洁度。STM和低能电子差异(LEED)测量表明Cu(111)晶体上的较大梯田。STM。沿Moir´e模式的高对称轴的多个STM图像采集了线条。对于每种情况,通过拟合正弦曲线提取了它们的周期性(P)以及最大值和最小值(∆ D)之间的明显高度差异。p和∆ d是通过沿着每个moir'e模式的高对称方向进行三条线扫描的平均来计算的(图S1-S5)。均方根位移值(RMS-D)是根据假设高度的正弦分布的每个STM Moir´e图像的平均波纹计算得出的。[8]。通过LEED确定铜方向(图这些RMS-D值可以转换为Debye-Waller因子(DWF),并在参考文献中的步骤后进一步转换为相干分数。表S2中总结了结果以及文献[9]的NC-AFM数据,为此,我们使用报告的∆ D以与我们自己的STM数据相同的方式来计算RMS-D和相干分数。s6),我们能够为图像1-4分配Moir´e和Cu晶格之间的角度,这在表S2中总结了。对于图像5(图S5)无法确定这个角度,因为该样品未获得低能电子差异(LEED)。参考。 [7]提出了与本研究相同的叠氮酮生长程序生长的石墨烯的LEED模式。 LEED数据显示了弧,这些弧以前归因于Cu(111)底物上的石墨烯的多个方向[10]。参考。[7]提出了与本研究相同的叠氮酮生长程序生长的石墨烯的LEED模式。LEED数据显示了弧,这些弧以前归因于Cu(111)底物上的石墨烯的多个方向[10]。
简介 - 当两个石墨烯层用相对扭曲角θ相互旋转时,扭曲的双层石墨烯(TBG)形成。在一组相称的角度θI[1]下,该系统构成了一个完美的结构结构(“ Moir´e lattice”),其中Bloch的定理适用。此外,对于所谓的“魔术角”,已经预测了靠近电荷中性点附近的扁平频率的消失的费米速度[2,3]。第一个魔术角被发现为θ〜1。05°[4]。 在2018年,TBG围绕第一个魔术角进行了调整,显示出隔热阶段[5]靠近圆顶圆顶阶段[6]旁边的Holelike Moir´e Minibands的半填充[5],类似于Cuprates [7]中发生的情况[7]。 是,已经预测和观察到了相关的阶段,例如异常的霍尔·弗罗曼德主义[8,9]和量子霍尔效应[10,11],并且与非琐事Chern数字[12-14]有关。 观察到的超导性(SC)通常归因于存在产生破碎对称性状态[15-18]和奇怪金属行为的电子配对机制,[19-22],但也讨论了电子 - phonon配对[23,24]。 在扭曲的N层石墨烯中进一步观察到相似的相关效应和鲁棒SC,以2≤n≤5[25]。 值得注意的是,在n> 2的情况下,Pauli限制违反了约3倍的限制[25-28],这加强了这些分层系统中的SC确实是非常规的观念[29 - 32]。 这可以05°[4]。在2018年,TBG围绕第一个魔术角进行了调整,显示出隔热阶段[5]靠近圆顶圆顶阶段[6]旁边的Holelike Moir´e Minibands的半填充[5],类似于Cuprates [7]中发生的情况[7]。是,已经预测和观察到了相关的阶段,例如异常的霍尔·弗罗曼德主义[8,9]和量子霍尔效应[10,11],并且与非琐事Chern数字[12-14]有关。观察到的超导性(SC)通常归因于存在产生破碎对称性状态[15-18]和奇怪金属行为的电子配对机制,[19-22],但也讨论了电子 - phonon配对[23,24]。在扭曲的N层石墨烯中进一步观察到相似的相关效应和鲁棒SC,以2≤n≤5[25]。值得注意的是,在n> 2的情况下,Pauli限制违反了约3倍的限制[25-28],这加强了这些分层系统中的SC确实是非常规的观念[29 - 32]。这可以由于电子系统以强耦合极限在强[33 - 41]中实现的出现的Uð4Þ对称性,因此很难解决不同对称性破坏模式之间的竞争。尽管与可以通过电掺杂的铜层相比,这些Moir´e系统似乎得到了很好的控制,但在精确的相图上仍然没有共识,这些相图应敏感地取决于周围的介电环境[21,42]。