欧美重口另类在线播放二区,国产好爽…又高潮了毛片,国偷自产av一区二区三区123

超導(dǎo)，同期兩篇Nature！一作均是中國學(xué)者！

納米人納米人 2025-02-18

人們對于扭轉(zhuǎn)雙層石墨烯、三層石墨烯種發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)現(xiàn)象產(chǎn)生廣泛的研究興趣，扭轉(zhuǎn)雙層石墨烯和扭轉(zhuǎn)三層石墨烯體系的關(guān)鍵是層間耦合和moiré超晶格之間的相互作用關(guān)系，以及如何形成強關(guān)聯(lián)的低能量平帶。通過晶格失配的moiré圖案或者二維材料的扭轉(zhuǎn)異質(zhì)結(jié)（比如過度金屬硫化物）同樣能夠產(chǎn)生平帶結(jié)構(gòu)。隨著人們在過渡金屬硫化物的moiré超晶格中觀測發(fā)現(xiàn)這些關(guān)聯(lián)現(xiàn)象，但是對于超導(dǎo)現(xiàn)象仍然缺乏認(rèn)識。

有鑒于此，哥倫比亞大學(xué)Cory R. Dean等報道在扭轉(zhuǎn)角度為5.0°的雙層WSe₂發(fā)現(xiàn)最大臨界溫度為426 mK的超導(dǎo)性。該工作的第一作者是Yinjie Guo。

這種超導(dǎo)態(tài)在特定區(qū)域和一定強度的位移場區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生，這個區(qū)域同金屬態(tài)相鄰，這種反鐵磁（AFM, antiferromagnetic）序是產(chǎn)生Fermi表面重構(gòu)的原因。在低溫下，發(fā)現(xiàn)在超導(dǎo)相和磁相之間具有尖銳的邊界，這個現(xiàn)象與超導(dǎo)體的自旋波動現(xiàn)象類似。這項研究在石墨烯之外的moiré超晶格建立了平帶超導(dǎo)性。對于那些石墨烯不存在但是過渡金屬硫化物具有的性質(zhì)（比如本征帶隙、較高的自旋-軌道耦合、自旋-波谷鎖定、磁性）等性質(zhì)為研究石墨烯之外更廣泛的超導(dǎo)參數(shù)區(qū)間提供可能。這項研究分析了超導(dǎo)-AFM相圖，發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)性質(zhì)能夠通過自旋波動得到穩(wěn)定，這種現(xiàn)象與重費米子體系的現(xiàn)象非常類似。

圖1. 電子能帶結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)口袋

這項研究展示了扭轉(zhuǎn)雙層WSe₂具有的穩(wěn)健超導(dǎo)性，并且研究了扭轉(zhuǎn)雙層WSe₂的超導(dǎo)性的起源。首先研究了成對的強度，費米能級（E_F）為50 meV與臨界溫度（T_c）得到T_c/T_F≈0.0008，這對應(yīng)于典型的弱成對BCS（Bardeen–Cooper–Schrieffer）。由BKT關(guān)系發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度T=T_BKT，超流體剛度（superfluid stiffness）約為0.25 K，這顯著的低于文獻根據(jù)能帶結(jié)構(gòu)計算的數(shù)值（20 meV）。根據(jù)超導(dǎo)圓頂（superconductivity dome）的密度推測顆粒之間的距離d約為0.33 nm。顆粒間距的相干長度比的數(shù)值非常大（達(dá)到17）。這種較低的超流體剛度、較高的相干長度比、較大的能帶寬度都表明其符合BSC成對。

人們根據(jù)理論提出聲子介導(dǎo)相互作用能夠?qū)е率┑钠脚_產(chǎn)生傳統(tǒng)的超導(dǎo)性，WSe₂同樣有這種可能。這個體系與扭角多層石墨烯不同，但是與菱面體三層石墨烯或者Bernal雙層石墨烯非常類似的現(xiàn)象的是，都表現(xiàn)了Fermi表面重構(gòu)與超導(dǎo)性出現(xiàn)，而且具有明顯的自旋波谷磁序。這項研究發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)性出現(xiàn)在較窄的區(qū)域，并且伴隨著磁序的出現(xiàn)，這個現(xiàn)象說明磁序在超導(dǎo)中起到的關(guān)鍵作用，比如作為自旋漲落的介導(dǎo)。

圖2. 扭角雙層WSe₂的超導(dǎo)性質(zhì)

總之，這項研究發(fā)現(xiàn)了在位移場為零時，相干作用太弱，因此無法在實驗溫度下觀測超導(dǎo)現(xiàn)象。但是，施加位移場導(dǎo)致Van Hove奇點（VHs）的態(tài)密度增強，因此磁化率增加并達(dá)到閾值，因此Fermi表面重構(gòu)形成反鐵磁性。反鐵磁想相鄰的自旋漲落導(dǎo)致產(chǎn)生超導(dǎo)成對態(tài)。這種相互作用能夠解釋超導(dǎo)性不是在所有位置產(chǎn)生，只能在反鐵磁相相鄰位置產(chǎn)生。當(dāng)增加的磁化率達(dá)到閾值，并且與超導(dǎo)相所需的T_c溫度相符，Tc能夠在接近反鐵磁相達(dá)到峰值，隨后突然消失，這種行為與重費米子體系的反鐵磁性現(xiàn)象非常類似。

當(dāng)然，更加完全和深入的理解超導(dǎo)性，以及精確給出WSe₂觀測的超導(dǎo)機理需要進一步的實驗和理論計算工作。特別是需要對磁序和超導(dǎo)態(tài)之間的相互作用深入理解，并且需要弄清超導(dǎo)和磁序之間的協(xié)同、競爭、共軛、或者結(jié)合等關(guān)系。這個研究的關(guān)鍵問題是理解相圖隨著扭轉(zhuǎn)角度變化的改變。通過這項研究，能夠用于和石墨烯體系進行比較。根據(jù)目前的認(rèn)識，人們發(fā)現(xiàn)相比于扭角多層石墨烯比較窄的“魔角”窗口或者多層堆疊菱面體體系的奇點參數(shù)空間不同，在過渡金屬硫化物體系的關(guān)聯(lián)性在多個扭轉(zhuǎn)角度下都能夠形成和發(fā)生演變。

在另一篇工作中，英屬哥倫比亞大學(xué)Joshua Folk、華盛頓大學(xué)Matthew Yankowitz等通過moiré勢驅(qū)動，在扭轉(zhuǎn)雙層-三層石墨烯內(nèi)構(gòu)筑異常霍爾晶體。第一作者是Ruiheng Su和Dacen Waters。

在稀釋的二維電子氣，庫倫相互作用能夠穩(wěn)定Wigner晶體。雖然Wigner晶體在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上是平凡的，但是人們預(yù)測Wigner晶體特定部分填充能帶電子能夠同時打破連續(xù)的平移對稱性（translational symmetry）和時間反演對稱性（time-reversal symmetry），因此形成異常霍爾晶體的拓?fù)潆娮泳w。

當(dāng)填充的電子為每四個moiré晶胞填充一個電子（ν?=1/4），形成這種異常霍爾晶體，Chern數(shù)具有良好的可調(diào)性，在電場和磁場下能夠在+1和-1下可逆的轉(zhuǎn)變。當(dāng)ν?=1/3、1/2、2/3、3/2，在合適的磁場能夠形成其他幾種拓?fù)潆娮泳w。通過相互作用修飾的能帶的量子幾何結(jié)構(gòu)與母能帶的量子幾何結(jié)構(gòu)具有明顯的區(qū)別，因此有可能通過電子關(guān)聯(lián)產(chǎn)生新型拓?fù)洮F(xiàn)象。

這項研究報道了扭轉(zhuǎn)雙層-三層石墨烯在|C|=1的一系列拓?fù)潆娮泳w態(tài)（TEC），這些測試得到的結(jié)果與早期人們在各種moiré晶格材料中發(fā)現(xiàn)的其他TEC電子晶體態(tài)類似，但是同時存在多種明確的區(qū)別。這項研究在折疊能帶（在分?jǐn)?shù)ν?的C=1態(tài)）的Chern數(shù)和母能帶（在ν=1和2的C=0態(tài)）之間的產(chǎn)生了明顯的斷開，這說明能夠在晶化狀態(tài)下產(chǎn)生拓?fù)湔郫B能帶。這項研究發(fā)現(xiàn)通過電場和磁場能夠調(diào)節(jié)TEC的Chern數(shù)，這種對于B_||極高的靈敏度對于軌道磁體是非常不尋常的現(xiàn)象。

圖3. 雙層-三層石墨烯的ν=1/4的拓?fù)潆娮泳w

這項研究展示了在扭轉(zhuǎn)雙層-三層石墨烯中，打破時間反演對稱性和平移對稱性的現(xiàn)象非常常見，其中ν?=?1/4的態(tài)最簡單同時最穩(wěn)健，能夠在0磁場下保持。通過掃描探針顯微鏡測試能夠直接觀測這種電子晶體的結(jié)構(gòu)，這對于理解電子晶體的性質(zhì)非常關(guān)鍵。此外，目前的理論研究預(yù)測結(jié)果表明分?jǐn)?shù)量子反常霍爾態(tài)能夠在部分填充的狀態(tài)下的反常霍爾晶體中出現(xiàn)，并且表現(xiàn)出含有分?jǐn)?shù)電荷以及任意量子交換態(tài)的準(zhǔn)離子。這種具有扭轉(zhuǎn)雙層-三層石墨烯的廣義性的反常量子晶體現(xiàn)象為直接研究拓?fù)潆娮泳w和分?jǐn)?shù)量子反常霍爾效應(yīng)之間的關(guān)系提供機會。此外，通過結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的實驗，比如通過具有整數(shù)量子反常霍爾態(tài)的超高提構(gòu)筑非-Abelian Majorana模式能夠從結(jié)構(gòu)簡單的扭轉(zhuǎn)雙層-三層結(jié)構(gòu)得到幫助。