发布日期：2024-03-29 17:19    点击次数：127

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敬佩人人对康奈尔大学的麦健辉（Kin Fai Mak）素质和单杰素质这对贤良爱妻档应该王人不生分了吧。当今，两东谈主同在康奈尔大学从事二维量子材料的主要推敲观点。他们一经发表了8篇Nature正刊和近30篇Nature大子刊（Nature Materials、Nature Nanotechnology、Nature Physics、Nature Photonics）。接下来皇冠淘宝店，让作家一谈来跪拜这对贤良眷侣在Nature上最新的职责。

贤良爱妻档：单杰素质（左）和麦健辉素质（右）

莫尔蹄化钼均分数陈绝缘体的热力学笔据

陈绝缘体是量子霍尔态的晶格访佛物，有可能在零磁场下发扬出高温拓扑秩序，从而杀青下一代拓扑量子器件。迄今为止，已有多个系统在零磁场条款下实考讲授了整数陈绝缘体，但分数陈绝缘体仅在有限磁场条款下的基系统中有所报谈。半导体莫尔材料的出现，撑合手可调拓扑平坦带，为杀青分数点阵陈绝缘子开辟了新的契机。

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在这里单杰素质和麦健辉素质聚会局部电子可压缩性和磁光测量，评释了小角度歪曲双层 MoTe2 在零磁场下的整数和分数陈诺绝缘体的热力学笔据。在空穴填充因子 ν= 1 和 2/3 时，系统是弗成压缩的，并自觉地冲破了时代回转对称性。作家从填充因子随外加磁场的散布气象讲授，它们差别是整数和分数陈绝缘子。作家进一步讲授了波及这些陈绝缘体的电场调谐拓扑相变。这些发现为在半导体莫尔材料中演示量子化分数霍尔电导、任子激励和编织铺平了谈路。计议效果以“Thermodynamic evidence of fractional Chern insulator in moiré MoTe2”为题发表在《Nature》上。

具有松弛 TRS69 的计议绝缘体

为了寻找 CI，作家在 tMoTe2 的双栅器件上进行了局部电子可压缩性测量，其中空穴掺杂密度和面外电场或层间电位差不错寥寂远离。为了测量镶嵌的样品，作家继承了最近开采的化学势光学读出法子。图 1a 展示了设置旨趣图。在样品和顶部栅极之间插入一个高质地 WSe 2 单层动作传感器，并与样品电容耦合。样品中的掺杂密度通过偏置电压和器件的几何电容细目，而器件的几何电容则通过传感器中光学检测到的量子震憾进行局部校准。图1b（上图）浮现了层间电位差接近于零的 tMoTe 2 的化学势 ߤ 的掺杂依赖性。化学势的最大值被设为零。此外，还包括其相关于掺杂密度的数值导数，它与电子弗成压缩性（即反向可压缩性）成正比。跟着空穴密度的加多，作家不雅察到 ߤ的负值往往会减小。这是因为平带中电子与电子之间的相互作用很强。

操作简单

图1| tMoTe2 中的铁磁弗成压缩态

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整数和分数陈绝缘子

为了考证这些气象是否为 CI，作家测量了掺杂密度和高达 8 T 的垂直磁场的函数的弗成压缩性。图 2a 浮现在施加磁场的情况下，两种弗成压缩气象王人线性地向更大的填充因子散布。θ = 2/3 气象的斜率是 θ = 1 气象斜率的 2/3。比拟之下，图 2b 浮现了在大层间电位差下的交流测量远离，但未不雅察到自觉 MCD（图 3b）。Υ = 2/3 气象变为可压缩。γ = 1 气象保合手弗成压缩气象，但不会因磁场而散布。6 T 以上的小偏差可能是由于样品的不均匀性和高磁场下样品光束的漂移。当电荷震憾到单个 MoTe2 层时，在大层间电势差下 τ = 1 处的弗成压缩气象与拓扑平日的莫特绝缘体兼容，况且问题酿成了三角晶格中的半带填充之一。

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图2|整数和分数陈绝缘子

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拓扑相调治

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为了绘图 CI 的相图并推敲拓扑相变，作家测量了弗成压缩性（图 3a）和 MCD（图 3b）与掺杂密度和垂直电场的函数联系。施加一个小磁场（20 mT）可扼制 MCD 波动。为了与静电相图计议联，作家还测量了 MoTe 2 基本层内激子共振处的样品反射率（图 3c）。强反射率标明 MoTe 2 至少有一层是电荷中性的，因为掺杂会灵验淬灭 TMD 中的层内激子共振。作家用虚线分隔出两个不同的区域。在中间区域（淬火反射），各层是杂化的，电荷在两层之间分享。在该区域以外（强反射），通盘电荷王人位于其中一层。歪曲双层 WSe2 和其他计议 TMD 摩尔异质结构中也有访佛的静电相图。在该器件中，由于存在内置电场，层间零电位差 出动到 - 90 mV/nm。作家在弗成压缩性和自觉 MCD 图上重复了层杂化区域的领域。

图3 相图

作家更详备地推敲电场调谐的拓扑相变。图 4a 和 4b 差别是电场计议电荷毛病和 1 处的自觉 MCD。垂直虚线暗示相界。当接近领域时，在 1.6 K 测得的化学势跃迁从约 6 mV 下落到约 5 mV 的最小值，并跟着灵验电场的进一步加多而速即增大。不雅察到的毛病最小值标明，临界点处的毛病闭合因有限温度和/或无序而扩大。与此计议，MCD（1.6 K）在相领域以外速即减小。跟着温度的升高，MCD 下落，铁磁相空间束缚减弱。作家臆想最高临界温度为13k。相似，作家在图 4c 中浮现了不错细目 ߥ = 2/3 气象的化学势跃迁。在 FCI 相中，化学势跃迁约为 0.6 mV，在相领域外散失。图 4d 中的自觉 MCD 在相领域外也散失了，并跟着温度的升高而束缚减小。关于v=1的相变，作家不雅察到两个能量活动，一个是电子关联产生的电荷局域化，另一个是交换相互作用产生的磁序。当长程磁序发展到 ܶ一定时，CI 出现。这一景色访佛于在石墨烯摩尔体系 和 AB 层 MoTe 2 /WSe 2 摩尔双层膜 中不雅察到的景色，其中电荷局域化的能量活动往往高于磁性的能量活动。

图4|拓扑相变

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小结

本文通过对电子压缩性和 TRS 断裂的局部测量，作家讲授了小角度 tMoTe 2 在零磁场下的整数和分数 CI。作家还不雅察到这两种气象在层间电位差引导下发生衔接拓扑相变的笔据。作家的发现留住了好多问题，如 FCI 的性质以及摩尔材料中的 FCI 的可能性，而这些问题在分数目子霍尔系统中并莫得访佛之处。一项热切的本质任务是开采与这些材料的电搏斗，以进行传输测量和主宰纵情子激励，从而杀青拓扑量子应用。在本手稿的准备流程中，作家了解到有推敲诓骗光学光谱本领评释了 tMoTe2 中的 FCIs 特征 ，以及诓骗局部可压缩性测量评释了 tWSe2 中的整数 CIs。

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