三层石墨烯摩尔超晶格中的可调超导性特征

【引言】

理解高转变温度超导性机制是凝聚态物理的中心问题。这种超导性被认为会在以Hubbard模型描述的掺杂莫特绝缘体中出现。然而，由于莫特绝缘体中强电子-电子关联的存在，对于研究Hubbard模型的精确解一直以来都是一项巨大的挑战。而通过调整Hubbard参数来理解异常超导性及其演化可以加深对Hubbard模型的理解。因此，寻找参数可调的Hubbard模型被认为是进一步研究Hubbard模型的有效方案。

【成果简介】

近期，美国劳伦斯-伯克利国家实验室的王枫、复旦大学的张远波以及斯坦福大学的D. Goldhaber-Gordon（共同通讯作者）等人发表文章报道了在ABC-三层石墨烯（TLG）以及六方氮化硼（hBN）摩尔超晶格中发现可调超导性特征。与“魔角”双层石墨烯（TBG）不同，理论计算显示，在垂直位移场下，ABC-TLG/hBN异质结构中能够产生三角超晶格，其具有与Hubbard模型关联的独立的微价带（valence miniband）。而这种微价带的带宽可以根据垂直位移场进行连续调控。因此你，研究人员通过施加垂直位移场，发现ABC-TLG/hBN超晶格在20开尔文的温度下表现出莫特绝缘态。进一步冷却操作发现，在1开尔文温度以下出现了超导性特征（“domes”）。通过进一步调控垂直位移场，研究人员还成功实现了超导体-莫特绝缘体-金属相的转变。这一成果表明，ABC-TLG/hBN作为一种模型系统，能够为深入探索三角Hubbard模型中出现的关联行为提供可能性。2019年07月17日，相关成果以题为“Signatures of tunable superconductivity in a trilayer graphene moiré superlattice”的文章在线发表在Nature上。

【图文导读】

图1 ABC-TLG/hBN超晶格中的莫特绝缘体

图2 ABC-TLG/hBN的超导性

图3载流子密度依赖相图

图4位移场中的可调电子相

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

来源：材料牛