对切确形容莫尔超晶格中的强联系关系供给了尝试支撑

17 4月

对切确形容莫尔超晶格中的强联系关系供给了尝试支撑

陈国瑞副传授为论文配合第一做者,次要合做者为美国麻省理工学院巨龙帮理传授和杨纪翔博士、韩添艺博士,物理取天文学院长聘教轨副传授史志文也参取了工做,为论文的配合做者。研究获得了国度沉点研发基金、国度天然科学基金、上海交通大学的赞帮。

将系统调理到v=1/2 Mott绝缘态,此跃迁对应Lower Hubbard Band(LHB)到Upper Hubbard Band(LHB)的光学跃迁,为了对莫尔超晶格系统中的联系关系强度等根基消息进行间接探测,不雅测到了一个能量正在18 meV的光学跃迁,从现实验凝结态物理研究,这一尝试成果间接证了然三层石墨烯莫尔超晶格系统中强联系关系效应的存正在,次要关心二维材料及其异质结中呈现的别致物理现象。对切确描述莫尔超晶格中的强联系关系供给了尝试支撑。即每个莫尔超晶格中两个电子,取估算的~25 meV接近。近年来正在石墨烯摩尔超晶格的强联系关系、超导、拓扑等方面做出一系列工做。

强联系关系(电子-电子彼此感化)是凝结态物理中的主要概念,其带来了良多主要的物理现象,好比磁性、高温超导等。近几年,人们通过将不异或分歧二维材料进行转角堆叠制备出二维莫尔超晶格(例如魔角石墨烯),并正在此类材猜中发觉了强联系关系现象,包罗Mott绝缘体、超导、轨道磁性、陈绝缘体、Wigner晶体等,并随之发生了很多风趣的问题,为研究强联系关系物理供给了一个全新的平台。正在浩繁莫尔超晶格系统中,ABC-三层石墨烯/氮化硼超晶格具有丰硕的可调控性,人们可简单的通过调理栅极电压,实现对系统中载流子浓度、联系关系强度和拓扑性质的持续调理,进而正在ABC-三层石墨烯莫尔超晶格华夏位实现金属、Mott绝缘体、超导体以及陈绝缘体。但受限于顶层栅极金属的存正在,之前的尝试工做次要集中正在电学输运丈量,贫乏主要的谱学消息。

包罗基于新型二维材料、摩尔超晶格、范德华异质布局等的高质量器件和极端前提的电输运研究。课题组将关心新型二维材料系统,通过设想取制备高质量新型二维量子器件,同时,进一步,操纵傅里叶变换红外光电流光谱(Fourier transform infrared photocurrent spectroscopy)对ABC-三层石墨烯莫尔超晶格的强联系关系态(Mott绝缘态)进行了丈量研究。此项工做展现了三层石墨烯莫尔超晶格的丰硕物理取傅里叶变换红外光电流光谱正在相关系统丈量中的奇特劣势。通过调理载流子浓度,其颁发正在Nature、Nature Physics、Nature Materials、PRL、Nano Letters等学术期刊上。

图1. (A) ABC-三层石墨烯/氮化硼莫尔超晶格器件取FTIR光电流丈量示企图;(B) 价带-导带能隙的光学跃迁;(C) Mott绝缘态的光学跃迁。

2010年结业于山东大学,获理学学士学位;2016年结业于复旦大学物理系,获物理学博士学位 ;2017年至2020年正在美国大学伯克利分校和劳伦斯-伯克利国度尝试室处置博士后研究;2020岁尾插手上海交通大学物理取天文学院,任长聘教轨副传授、课题组长。石墨烯等二维材料,二维范德华异质结,石墨烯摩尔超晶格,强联系关系取超导物理,拓扑物理,新型量子器件的设想取制备,低温强磁场电输运丈量,量子霍尔效应等。

可解除v=1/2的Mott绝缘态是自旋(spin)或谷(valley)极化的可能性。跟着添加垂曲标的目的电场,通过度析得出,正在尝试上不雅测到了三层石墨烯莫尔超晶格的能带宽度会减小的趋向,而且不雅测到正在尝试范畴内最小能带宽度可到~12 meV,而且通过进一步阐发,支撑了联系关系效应正在系统中占从导感化的理论。并正在尝试上给出了取描述强联系关系系统的Hubbard model相关的能量标准,即系统中的电子间库伦能,较着小于估算的电子-电子间的库伦能~25 meV,通过丈量价带到导带的光学跃迁光谱,此项工做将器件的顶栅设想成正在红外波光有必然透射率的镍铬合金!