今日最新Nature: 三層石墨烯摩爾超晶格中的可調超導性特征

【引言】

理解高轉變溫度超導性機制是凝聚態物理的中心問題。這種超導性被認為會在以Hubbard模型描述的摻雜莫特絕緣體中出現。然而，由于莫特絕緣體中強電子-電子關聯的存在，對于研究Hubbard模型的精確解一直以來都是一項巨大的挑戰。而通過調整Hubbard參數來理解異常超導性及其演化可以加深對Hubbard模型的理解。因此，尋找參數可調的Hubbard模型被認為是進一步研究Hubbard模型的有效方案。

【成果簡介】

近期，美國勞倫斯-伯克利國家實驗室的王楓、復旦大學的張遠波以及斯坦福大學的D. Goldhaber-Gordon（共同通訊作者）等人發表文章報道了在ABC-三層石墨烯（TLG）以及六方氮化硼（hBN）摩爾超晶格中發現可調超導性特征。與“魔角”雙層石墨烯（TBG）不同，理論計算顯示，在垂直位移場下，ABC-TLG/hBN異質結構中能夠產生三角超晶格，其具有與Hubbard模型關聯的獨立的微價帶（valence miniband）。而這種微價帶的帶寬可以根據垂直位移場進行連續調控。因此你，研究人員通過施加垂直位移場，發現ABC-TLG/hBN超晶格在20開爾文的溫度下表現出莫特絕緣態。進一步冷卻操作發現，在1開爾文溫度以下出現了超導性特征（“domes”）。通過進一步調控垂直位移場，研究人員還成功實現了超導體-莫特絕緣體-金屬相的轉變。這一成果表明，ABC-TLG/hBN作為一種模型系統，能夠為深入探索三角Hubbard模型中出現的關聯行為提供可能性。2019年07月17日，相關成果以題為“Signatures of tunable superconductivity in a trilayer graphene moiré superlattice”的文章在線發表在Nature上。

【圖文導讀】

圖1 ABC-TLG/hBN超晶格中的莫特絕緣體

圖2 ABC-TLG/hBN的超導性

圖3載流子密度依賴相圖

圖4位移場中的可調電子相

文獻鏈接：Signatures of tunable superconductivity in a trilayer graphene moiré superlattice（Nature, 2018, DOI: 10.1038/s41586-019-1393-y）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿。

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