Terahertz Circular Dichroism in Commensurate Twisted Bilayer Graphene
Department of Physics and Astronomy, University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学物理与天文学系）
研究通过计算发现可调和扭双层石墨烯在太赫兹区域具有高达1.5毫度的圆二向色性，并通过电场或掺杂调控其强度。
2026-01-20 cond-mat.mes-hall
Dislocations in stacking and commensurate-incommensurate phase transition in bilayer graphene and hexagonal boron nitride
位错对应的二维六方双层，石墨烯和氮化硼的堆叠的变化，并与相称域之间的边界进行了研究，使用双链Frenkel-Kontorova模型的从头计算。结构转换的双层，其中底层被拉伸和上层被留下自由放松被认为是逐渐增加的伸长率的底层。位错的形成能，位错宽度和相称域之间的边界的取向进行了分析，取决于伸长的大小和方向。预测了在某一临界延伸率下发生从公度相到具有多位错的非公度相的二级相变。这种转变的序参量对应于位错密度，当底层的延伸率增加到临界值以上时，位错密度连续增长。在石墨烯和亚稳态氮化硼中，层在相同方向上排列，其中元素位错是部分的，然而，这种转变之前是在小于临界伸长率的伸长率下形成第一位错。包括该中间状态的相图在底层的伸长的大小和方向的坐标中绘制。
2016-06-13 cond-mat.mes-hall
Symmetry Preservation in Commensurate Twisted Bilayers
本文研究公度扭转双层体系的对称性保持问题，证明高对称 Kagome 双层在所有公度扭转角下保持旋转与二面体对称性，并将该方法推广到扭转双层石墨烯以重现已有结果。
2025-02-05 cond-mat.mes-hall
Commensurate-incommensurate phase transition and a network of domain walls in bilayer graphene with a biaxially stretched layer
采用双链Frenkel-Kontorova模型对双层石墨烯中畴壁网络的能量和结构进行了解析描述。使用这种方法，被认为是在双轴拉伸的石墨烯层之一的硼酸盐不相称的相变。我们表明，形成的等边三角形网络的域壁变得积极有利以上的临界相对双轴伸长的底层的$3.0\cdot 10^{-3}$。结果表明，只要畴壁三角形网络的最佳周期远大于畴壁的宽度，它与底层的双轴向延伸率与临界延伸率之差成反比。一个单一的位错节点的系统能量和畴壁网络的周期的贡献的定量估计。周期的实验测量可以帮助验证完全不相称状态（例如通过层的相对旋转获得）相对于相称状态的能量。
2019-06-26 cond-mat.mes-hall
Electron-hole asymmetry and band gaps of commensurate double moire patterns in twisted bilayer graphene on hexagonal boron nitride
在几乎对齐的六方氮化硼（BN）衬底上的扭曲双层石墨烯（tBG）中观察到的自发轨道磁性建立在由组合的G/G和G/BN双莫尔界面产生的电子结构之上。在这里，我们表明，tBG/BN相称的双莫尔图案可以分为两种类型，每一个有利于缩小的导带或价带的平均，并获得作为层间滑动矢量和电场的函数的频带的演变。有限谷陈数$\pm 1$被发现在一个广泛的参数空间范围内时，莫尔带是通过间隙隔离，而与平坦带相关联的局部态密度弱的BN基板总是集中周围的AA堆叠区域的tBG的影响。通过计算魔角附近扭曲双层石墨烯的光学电导率作为载流子密度的函数，我们说明了BN衬底对特别明显的电子-空穴非对称能带结构的影响。对应于其他$N$ -多个相称的莫尔周期比的能带结构表明，对于tBG角$θ\lesssim 1^{\circ}$，可以实现窄宽度$W \lesssim 30$ meV隔离的折叠带束。
2020-12-03 cond-mat.mes-hall
Interlayer interaction, shear vibrational mode, and tribological properties of two-dimensional bilayers with a commensurate moiré pattern
本文通过计算公度莫尔条纹下扭转双层石墨烯的层间势能面，推导出仅依赖势能面起伏振幅的解析表达式，并据此获得了剪切模式频率、剪切模量、剪切强度及旋转势垒，揭示了公度莫尔条纹可能实现宏观稳健超润滑性的机制。
2023-08-11 cond-mat.mes-hall
Controlled formation of an isolated miniband in bilayer graphene on an almost commensurate $\sqrt{3} \times \sqrt{3}$ substrate
我们从理论上研究了垂直电场和界面不稳定性对双层石墨烯异质结构和半导体衬底的电子性质的影响之间的相互作用，其中半导体衬底的晶胞几乎是石墨烯的三倍。已知前者在层之间的电子波函数的分布中引入不对称性，并且在电子光谱中打开带隙。后者产生石墨烯电子的长波长周期性莫尔扰动，其在不等效的石墨烯布里渊区拐角处耦合状态，并导致迷你带的形成。我们表明，根据莫尔条纹扰动的细节，可以调整的迷你带结构，从一个单一的带隙在中性点和重叠的迷你带的导/价带侧的情况下，一个单一的窄迷你带是由间隙从其余的频谱。
2016-07-13 cond-mat.mes-hall
Radial Rashba spin-orbit fields in commensurate twisted transition-metal dichalcogenide bilayers
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；University of Central Florida（中佛罗里达大学）
研究发现扭曲过渡金属二硫化物双层中径向Rashba自旋轨道场的形成机制及其对称性保护。
2026-01-29 cond-mat.mes-hall
Theory of Twisted Bilayer Graphene Near Commensuration
无限扭曲的石墨烯双层由长波长理论描述，但迄今为止，这种理论只存在于小角度的层间旋转。我们建立了一个长波长的理论没有这样的限制，而是需要接近简化。该理论从它所接近的完全相称的双层继承了它的能量尺度。它是一个空间插值的低能量理论的公度结构与两个可能的子晶格交换（SE）对称性：SE偶和SE奇。除了推广现有的理论，我们的理论带来了实验达到迄今为止难以捉摸的石墨烯的物理，如带隙和非平凡的能带拓扑结构。
2014-09-06 cond-mat.mes-hall
Interlayer Coherence in the $ν=1$ and $ν=2$ Bilayer Quantum Hall States
我们通过倾斜样品并同时改变每个量子阱中的电子密度，测量了在朗道能级填充因子$ν=1$和2下双层量子霍尔（BLQH）态的霍尔平台宽度和激活能。在$ν=1$和$ν=2$发现了公度态和非公度态之间的相变。特别是，三个不同的$ν=2$ BLQH状态被确定为复合状态，相干的公度状态，和相干的非公度状态。
1998-12-04 cond-mat.mes-hall
Merged Four Dirac Points at the Critical Interlayer Distance in Commensurately Twisted Bilayer Graphene: the Origin of the Zero Velocity
我们在紧束缚模型中研究了层间距离的变化对倾斜双分子层石墨烯的影响。我们发现，在中等旋转角度的倾斜双层石墨烯中，当K点处的能隙不可忽略时，当层间距离改变时，位于上层两个能带中的其他Dirac点沿双层布里渊带中的$Γ$ -K-M线移动.由于上两带内的四个狄拉克点的合并，K点处的速度变为零。这种K点零速度的机制可能是常压下平带魔角的起源，在此点上两个带几乎是简并的，K点处的带隙可以忽略不计。
2021-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Interlayer coupling in commensurate and incommensurate bilayer structures of transition metal dichalcogenides
用微扰方法研究了过渡金属双硫族化合物的公度和非公度双层结构中的层间耦合。\pm K谷中的层间耦合可以分解为一系列具有不同相位因子的跳跃项。在H型和R型对称双层膜中，三个主要项之间的干涉导致层间耦合强度对平移的敏感依赖性。通过拟合从头算结果，发现主要的跳跃项的大小为几十个meV。研究了价带Γ谷和导带Q谷的层间耦合。所获得的几百meV的强耦合强度可以在介导过渡金属二硫属化合物异质层中的超快层间电荷转移中发挥重要作用。
2017-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fractional charges and quantum phase transitions in imbalanced bilayer quantum Hall systems
我们将复合玻色子理论推广到研究轻微不平衡的双层量子霍尔系统。在全局$ U(1) $对称破缺激子超流侧，随着不平衡的增加，系统支持连续变化的分数电荷。在平移对称性破缺赝自旋密度波（PSDW）侧，存在从公度PSDW到非公度PSDW再到激子超流态的两个量子相变。我们比较我们的理论与实验数据和以前的微观计算。
2006-10-25 cond-mat.mes-hall
Magic angles in twisted bilayer graphene near commensuration: Towards a hypermagic regime
Bistritzer-MacDonald连续介质模型（BM模型）描述了扭曲双层石墨烯（TBG）在小扭曲角下的低能莫尔带。我们推导出一个广义连续模型TBG附近的任何相称的扭曲角，其特征在于由复杂的层间跳跃在相称的$AA$堆叠（而不是真正的跳跃在BM模型），一个真正的层间跳跃在相称的$AB/BA$堆叠，和全球的能量转移。$AA$堆叠跳跃的复相位和扭转角一起定义单个角度参数$ϕ_0$。我们计算模型参数的前六个不同的相称的TBG配置，其中$38.2^\circ$配置可能是在实验上可观察到的能量尺度。我们确定的第一个魔角的任何$ϕ_0$在类似的BM模型的条件。在这个角度下，电荷中性处最低的两个莫尔带变得平坦，除了靠近$\boldsymbolΓ_M$点之外，并保持脆弱的拓扑结构，但失去了粒子-空穴对称性。我们进一步确定了一个以$ϕ_0 = \pmπ/2$为中心的超魔参数区域，其中电荷中性周围的许多莫尔带（通常是$8$或更多）同时变得平坦。这些平带中的许多与kagome晶格和$p_x$、$p_y$ 2轨道蜂窝晶格紧束缚模型中的平带相似。
2022-09-12 cond-mat.mes-hall
Imaging Self-aligned Moiré Crystals and Quasicrystals in Magic-angle Bilayer Graphene on hBN Heterostructures
本研究通过扫描隧道显微镜和理论建模，发现魔角双层石墨烯与六方氮化硼异质结构中的超级莫尔结构呈现丰富的莫尔晶体与准晶相图，并揭示了一种超出理论预测的自对准机制，为探索准晶的独特电子性质提供了新平台。
2023-11-14 cond-mat.mes-hall
Strong-coupling phases of trions and excitons in electron-hole bilayers at commensurate densities
本文提出在2:1密度比的电子-空穴双层中，通过理论分析与数值计算发现多种强耦合相，包括电子、激子、三子量子晶体及兼具电子结晶与激子超流的激子超固体相。
2024-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Commensurate structures in twisted transition metal dichalcogenide heterobilayers
研究扭曲过渡金属二硫属化物（TMD）双层的一个主要理论挑战是，这种结构的晶胞非常大，因此难以使用第一原理方法解决。然而，扭曲的TMD双层形成莫尔图案，其由相称堆叠的区域组成，或者平滑地插入彼此中，或者由尖锐的畴壁分离。本文通过研究组分公度结构的性质来研究扭曲TMD双层膜。使用密度泛函理论（DFT），我们计算的能带结构的moS $_2$ /WS $_2$和MoSe $_2$ /WSe $_2$双层在$0^\circ$和$60^\circ$方向，我们强调在能带结构的变化在不同的相称的几何形状。这些能带结构变化由不同的因素引起，例如层之间的金属原子不对称性（Mo与W）、层间杂化的差异和布里渊区对准。我们评论的后果，这种能带结构的差异，光学实验和应变的影响上的莫尔图案的电子结构。
2019-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectricity in asymmetrically strained bilayer graphene
我们研究了相称的故障双层石墨烯的电子性质对角化的双层系统的单粒子哈密顿在一个完整的基础上的Bloch状态的各个石墨烯层。我们的新方法是非常普遍的，可以很容易地扩展到任何相称的石墨烯基异质结构。在这里，我们考虑三种情况：i）扭曲的双层石墨烯，ii）三轴应力施加到一层的双层石墨烯，以及iii）单轴应力施加到一层的双层石墨烯。我们表明，由此产生的超结构可以分为不同的类，这取决于扭转角或诱导应变的大小。不同的类通过层间耦合机制相互区分，导致了根本不同的低能物理。对于三轴和单轴应力的情况下，各个石墨烯层往往去耦，我们发现层之间的显着电荷转移。此外，这种压电效应可以通过施加垂直电场来调谐。最后，我们展示了我们的方法可以推广到多层系统。
2016-09-01 cond-mat.mes-hall
Commensurate moiré superlattices in anisotropically strained twisted bilayer graphene
Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度科学教育研究学院加尔各答分校）
研究各向异性应变如何重构扭曲双层石墨烯中的协调莫尔超晶格和电子结构，揭示应变对低能带结构的影响及不同几何模式的电子磁响应差异。
2026-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Twisted Bilayer Graphene in Commensurate Angles
Rice University（莱斯大学）
研究了交错角度下双层石墨烯的二维连续模型，通过精确的连续薛定谔算子揭示了狄拉克锥的存在，首次在连续设定中严谨证明了狄拉克锥的存在。
2026-05-16 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Band gap formation in commensurate twisted bilayer graphene/hBN moiré lattices
本研究针对一层与hBN对齐的tBLG范德华异质结，通过理论模拟揭示公度莫尔晶格的交错势可打破AA位点简并并产生额外带隙，且实验观测到对应朗道扇，为设计定制化量子材料提供了新进展。
2024-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tight binding approximation for bilayer graphene and nanotube structures: from commensurability to incommensurability between the layers
一维和二维双层系统是超可调量子材料的例子，被认为是新一代电子和光子器件的基础。在这里，我们发展了一个一般的电子能带结构的理论，这种相称和不相称的双层碳结构内的紧束缚近似。为了模拟对称扭曲双层石墨烯（TBLG）的能带结构，我们应用经典的带折叠理论。后者引导我们在移位Bloch波函数（SBWF）的基础上构造TBLG哈密顿量，与通常的Bloch函数相比，SBWF使波矢量q移位一组矢量Q_i。所考虑的哈密尔顿算子的维数等于4T，其中因子T是落入任何层的原始第一布里渊区中的折叠倒易空间的顶点Q_i的数量。我们提出并讨论了一种方法来选择一个减少的SBWFs构建有效的哈密顿量，正确地描述了低能量谱的相称TBLG。讨论了扭曲角减小时低能带的平坦化。正如我们所示，这个频谱的结果从折叠色散曲线的最低能量模式之间的相互作用。用类似的方法构造了计算无公度TBLG和双壁碳纳米管低能能带结构的有效哈密顿量。为了测试所开发的理论，我们计算了29个DWCNTs中的105个管内光跃迁的能量，并将其与先前发表的新实验数据进行了比较。我们还应用该理论计算了最近发现的管间跃迁的能量。几何条件允许这种类型的过渡进行了讨论。我们发现，这些转变发生在DWCNTs层具有密切的手性角和相同的手。
2022-06-20 cond-mat.mes-hall
Energetics and Structure of Domain Wall Networks in Minimally Twisted Bilayer Graphene under Strain
采用双链Frenkel-Kontorova模型研究了底层同时扭曲和双轴拉伸的双层石墨烯中三角畴壁网络的参数。它表明，如果石墨烯层是自由旋转，他们更喜欢保持共对齐后，拉伸底层和拉伸畴壁的规则三角形网络形成后的膨胀-不相称的相变。如果层间夹角固定，则在底层零伸长时观察到规则的三角形网络剪切畴壁。然而，在拉伸底层时，畴壁转变为拉伸畴壁，并且相称畴的尺寸减小。我们还表明，等腰三角形域壁网络在扭曲的双层石墨烯剪切应变下的参数可以通过纯粹的几何考虑来确定。畴壁的取向和三角形网络的周期的实验分析，一方面，有助于理解石墨烯层的层间相互作用，另一方面，用于检测层之间的相对应变和旋转。反之亦然，外部应变可用于控制三角形畴壁网络的参数，并因此控制扭曲双层石墨烯的电子性质。
2020-01-29 cond-mat.mes-hall
Scanning tunneling microscopy and spectroscopy of nanoscale twisted bilayer graphene
纳米级扭曲双层石墨烯（TBG）是非常不稳定的，并且会以低得多的能量将其结构转变为Bernal（或AB堆叠）双层。因此，纳米TBG的缺乏使其电学性质至今无法在实验中得到验证。在这项工作中，一个特殊的限制TBG中获得的两个连续的错位石墨烯片的重叠区域。TBG的受限区域的宽度从约22 nm逐渐变化到0 nm。利用扫描隧道显微镜，我们仔细研究了纳米TBG的结构和电子性质。我们的结果表明，纳米级TBG的平移对称性破缺对低能电子性质（包括扭转诱导的范霍夫奇异性（VHS）和局域态密度的空间调制）产生了强烈的影响。然而，当TBG的宽度减小到只有一个莫尔斑时，VHS能量以上的电子性质几乎不受量子限制的影响。
2017-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band Structure of Twisted Bilayer Graphene: Emergent Symmetries, Commensurate Approximants and Wannier Obstructions
双层石墨烯在小扭转角下的能带结构的一个显著特征是在中性附近出现孤立带，其带宽在某些魔角（如，$θ\sim 1.05^\circ$）。在这一领域，相关绝缘态和超导电性已被实验观察到。对这些现象的微观描述需要对能带结构的普遍方面的理解，我们在这里讨论。首先，我们指出了涌现对称性的重要性，例如谷守恒，它们在小扭转角的限制下是极好的对称性，并决定了能带结构的定性特征。在讨论能带结构的相称近似时，有时会忽略这些，我们也在这里回顾，并巩固它们与包含所有涌现对称性的连续统理论的联系。最后，我们讨论的障碍，写下来的紧束缚模型的孤立的频带，特别是一个新的对称性为基础的诊断这些障碍，以及关系带拓扑结构和解决障碍的策略。特别地，我们构建了一个四带模型，其中两个较低的孤立带实现了扭曲双层石墨烯的单谷近平坦带的所有已识别的Wannier障碍。
2018-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Commensuration and Interlayer Coherence in Twisted Bilayer Graphene
采用适用于一般公度错角的长波理论研究了旋转错层石墨烯的低能电子能谱。晶格双折射需要低能量的电子相干性，并在中性点附近抢占无质量的狄拉克行为。子格交换对称性区分两个家庭的相称故障，具有不同的低能量谱，可以解释为能量重整化形式的频谱限制Bernal和AA堆叠结构。亚晶格对称故障一般是完全gapped系统，由于赝自旋轨道耦合出现在其有效的低能哈密顿量。
2010-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magically strained bilayer graphene with flat bands
具有魔角的扭曲双层石墨烯具有近乎平坦的能带，形成强关联电子体系。在此，我们提出了另一种基于应变双层石墨烯的系统，该系统在本征费米能级处具有平带。顶层和底层沿不同方向单轴拉伸。当应变的强度和方向满足一定条件时，两层的周期晶格是相称的。具有AA、AB和BA堆叠的区域排列成三角形晶格。在魔应变作用下，本征费米能级附近的能带几乎是平坦的，并且与其它能带有很大的带隙。该系统可以为基于石墨烯的超导集成电子系统提供更可行的平台。
2019-01-25 cond-mat.mes-hall
Change of chirality at magic angles of twisted bilayer graphene
我们推导出一个简单的公式，扭曲的双层石墨烯的实空间手性，可以涉及到它的片电流的叉积。该量示出了作为栅极电压的函数的第一远程带的明确限定的平台，其对于相称的扭转角被近似量化。第零个平台对应于第一个魔角，其中由于出现$C_6$对称性而发生符号变化。我们的观察提供了一个新的定义的魔角的基础上的宏观观察，这是在典型的运输实验。
2020-08-27 cond-mat.mes-hall
Moiré Commensurability and the Quantum Anomalous Hall Effect in Twisted Bilayer Graphene on Hexagonal Boron Nitride
当扭曲双层石墨烯（tBG）与封装的六方氮化硼（hBN）层几乎对齐时，有时在扭曲双层石墨烯（tBG）中观察到量子反常霍尔（QAH）效应。我们提出，QAH效应在单个器件中的出现或不存在可能与石墨烯/石墨烯和石墨烯/hBN莫尔图案之间的可重复性有关。我们确定了一系列的点在$(θ_{\rm GG},θ_{\rm GBN})$扭转角空间的两个莫尔图案是相称的，允许莫尔带理论应用，并表明，在这种情况下，频带陈数是敏感的刚性面内hBN位移。鉴于这一性质，我们认为，QAH效应可能只有当i）的$(θ_{\rm GG},θ_{\rm GBN})$扭转角对是足够接近的一个相称的点，两个莫尔图案产生一个超莫尔图案具有足够长的长度尺度，和ii）的超莫尔有一个扩展的拓扑非平凡的QAH阶段。对于远离可折叠性的扭转角，hBN层充当可以破坏QAH效应的无序源。我们的建议可以解释一些目前的实验观察。进一步的实验研究，可以更直接地测试这个建议。
2021-01-27 cond-mat.mes-hall
Two phases with different domain wall networks and a reentrant phase transition in bilayer graphene under strain
用解析的双链Frenkel-Kontorova模型来描述双层石墨烯中的畴壁网络，其中一层在双轴拉伸时形成畴壁网络。我们表明，在$3.0\cdot 10^{-3}$的相对双轴伸长的形成一个规则的三角形畴壁网络的无公度相变，其次是过渡到另一个无公度相与条纹网络的伸长$3.7\cdot 10^{-3}$。对于伸长$\sim10^{-2}$，预测了到具有三角形畴壁网络的相的重入转变。
2020-04-17 cond-mat.mes-hall
Angle-Dependent van Hove Singularities and Their Breakdown in Twisted Graphene Bilayers
基于石墨烯单层和其他二维晶体的范德华异质结构的创建引起了极大的兴趣，因为二维晶体的原子注册可以修改石墨烯的电子光谱和性质。扭曲石墨烯双层可以被看作是由两个相互错位的石墨烯层组成的特殊范德华结构，其中子层石墨烯不仅扮演衬底的角色，而且在结构中充当与顶部石墨烯层等效的角色。在这里，我们报告的电子光谱轻微扭曲的石墨烯双层研究扫描隧道显微镜和光谱。我们的实验表明，扭转引起的范霍夫奇点普遍存在的旋转角θ小于约3.5 °，对应于莫尔图案周期D大于4 nm。然而，当θ> 5.5o（D <2.5nm）时，它们完全消失。这种行为表明，在小旋转角度下更准确地捕捉莫尔图案周期性的连续模型不再适用于大旋转角度。
2014-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In-plane Chiral Tunneling and Out-of-plane Valley-polarized Quantum Tunneling in Twisted Graphene Trilayer
在这里，我们表明，扭曲的石墨烯三层由错误取向堆叠的石墨烯单层上的Bernal石墨烯双层可以表现出丰富的和定制的电子特性。对于石墨烯单层和双层是强耦合的情况，无质量的狄拉克费米子和大量的手征费米子共存于扭曲的三层中，导致独特的面内手征隧穿。对于两个石墨烯系统之间的弱耦合，单层和双层中准粒子的不同手性和赝自旋纹理使它们之间的垂直谷极化量子隧穿成为可能。有趣的是，谷极化的极性可以通过控制两个系统之间的旋转角度来反转。我们的研究结果表明，从单个原子平面组装的层状范德华结构可以创造出具有不寻常特性和新功能的材料，这取决于晶体层的堆叠方式。
2014-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Higher-Order Topological Insulator in Twisted Bilayer Graphene
高阶拓扑绝缘体是新近提出的一种物质拓扑相，其体拓扑表现为二维或高维下边界的局域模。在这项工作中，我们提出了扭曲的双层石墨烯与大角度作为高阶拓扑绝缘体，托管拓扑角电荷。在大的相称角，谷间散射打开了体隙和角状态发生在半填充。基于第一性原理计算和解析分析，我们得到了一个惊人的结果：只要基本对称性保持不变，角态的出现并不依赖于特定角的选择.我们的研究结果表明，扭曲双层石墨烯可以作为一个强大的候选材料的二维高阶拓扑绝缘体。
2019-07-05 cond-mat.mes-hall
Electronic properties of asymmetrically doped twisted graphene bilayers
旋转的石墨烯双层形成了一种奇特的纳米材料，具有由旋转角θ控制的迷人的电子特性。对于大的旋转角，电子本征态被限制在一个层和双层的行为像两个去耦的石墨烯层。在中间角度，狄拉克锥被保存，但具有较低的速度和范霍夫奇点诱导的能量，两个狄拉克锥相交。在非常小的角度，本征态成为局部的特殊莫尔带。我们在这里分析了一系列相称的旋转双层的紧束缚计算的基础上，他们的能带色散，态密度，参与比和扩散性能的非对称掺杂的效果。虽然小的掺杂水平保留了旋转双层电子结构的θ依赖性，但较大的掺杂以与进一步减小旋转角相同的方式引起带速度的进一步减小。
2016-06-01 cond-mat.mes-hall
Quantum Valley and Sub-valley Hall Effect in the Large Angle Twisted Bilayer Graphene
本文研究了大角度扭曲双层石墨烯中的量子谷与亚谷霍尔效应，发现微小角度偏离会形成一维畴壁导电通道构成的二维网络，诱发非费米液体输运，且可通过层位移和电场调控畴壁模式，为相关效应提供了高可调谐性新平台。
2023-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Continuum Model of the Twisted Bilayer
扭曲的石墨烯双层的连续模型（Phys.Rev.Lett. 99，256802，2007）扩展到包括所有类型的相称结构。该模型的基本成分，空间调制的跳跃幅度的傅立叶分量，可以计算分析，任何类型的相称的结构在低扭转角的限制。我们表明，傅立叶分量，可能会引起一个缺口的SE-甚至结构中讨论的梅勒（物理修订版B 81，161405 2010年）线性消失的角度，而饱和到有限值的振幅，作为$θ\to0$，确保所有低角度结构共享基本上相同的物理。我们将我们以前的计算扩展到微扰理论的有效性之外，讨论了在1^{ \circ }以下的角度下狄拉克锥结构的消失。
2012-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Small Angle and Non-Monotonic Behavior of the Thermal Conductivity in Twisted Bilayer Graphene
关于扭曲双层石墨烯（TBG）在小扭曲角下的热导率以及当扭曲角接近0度时它如何接近其对准值，还不知道。为了深入了解这些问题，我们进行了大规模的非平衡分子动力学计算相称的TBG结构的角度下降到1.87度。结果表明，热导率相对于公度晶格常数的平滑，非单调的行为。随着相称晶格常数的增加，热导率最初降低50%，然后随着角度减小到1.89度，热导率恢复到其对准值的90%。这些相同的定性趋势之后的剪切弹性常数，弯曲强度，和平面外ZA 2声子频率的趋势。出现的控制热导率的物理机制的图片是，取向不良降低剪切弹性常数;降低的剪切弹性常数使更大的扭曲;和更大的扭曲降低热导率。热导率的小角度行为提出了一个问题，即当扭转角接近0度时，响应函数如何接近其对齐值。这种方法是渐进的、不连续的，还是两者兼而有之？
2019-11-16 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Brownian dynamics of Dirac fermions in twisted bilayer graphene
基于半经典相对论朗之万方程，研究扭曲双层石墨烯中狄拉克费米子的布朗动力学，发现扭曲角调谐的随机运动、弱噪声下的确定性运行态及显著棘轮效应。
2023-06-17 cond-mat.mes-hall
Probing interlayer interactions and commensurate-incommensurate transition in twisted bilayer graphene through Raman spectroscopy
本研究利用拉曼光谱探测扭曲双层石墨烯（TBLG）在0°至30°扭曲角下的层间相互作用与电声子散射，结合DFT计算验证能带杂化，发现扭曲角增加引发公度-非公度转变，为快速表征TBLG公度程度提供了便捷工具。
2023-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Robust structural superlubricity of twisted graphene bilayer and domain walls between commensurate moiré pattern domains from first-principles calculations
本文通过精确的密度泛函理论计算，研究了扭曲双层石墨烯莫尔图案的势能面，发现其极低摩擦特性可实现鲁棒超润滑，并预测了公度莫尔畴间的畴壁及相关可测物理性质。
2025-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stacking transition in bilayer graphene caused by thermally activated rotation
范德华异质结构中二维晶体之间的晶体学排列带来了许多深刻的物理现象，包括观察到霍夫施塔特蝴蝶和拓扑电流，以及有前途的新应用，如共振隧穿晶体管。在这里，通过使用石墨烯-六方氮化硼隧穿晶体管探测石墨烯中的电子态密度，我们证明了由于宏观石墨烯自旋转，双层石墨烯从无公度扭曲堆叠状态到公度AB堆叠的结构转变。这种结构转变是伴随着在倒易空间的拓扑转变和赝自旋织构。堆叠转变由两个石墨烯层的范德华相互作用能驱动，并且通过解钉扎微观化学吸附剂而被热激活，然后通过石墨烯的自清洁去除微观化学吸附剂。
2016-12-07 cond-mat.mes-hall
Moiré Periodic and Quasiperiodic Crystals in Heterostructures of Twisted Bilayer Graphene and Hexagonal Boron Nitride
本研究通过叠加三层原子晶体构建双重莫尔势，在转角双层石墨烯/hBN异质结构中发现周期与准周期莫尔晶体，揭示自对准机制，为研究准周期晶体电子特性提供合成平台。
2024-12-11 cond-mat.mes-hall
Evidence of a compensated semimetal with electronic correlations at the CNP of twisted double bilayer graphene
最近，魔角扭曲双层石墨烯（MATBLG）已经显示出各种相互作用驱动的新量子相的出现在莫尔超晶格的相称填充物，而电荷中性点（CNP）仍然主要是香草绝缘体。在这里，我们显示了一个新兴的阶段，几乎补偿半金属性在CNP的扭曲双层石墨烯（TDBLG），一个近亲MATBLG，电子相关的签名。使用电和热传输，我们发现几乎两个数量级的增强的热电势在磁场远小于极端的量子极限，伴随着大的磁阻（$\sim 2500\%$）在CNP。这为CNP附近的TDBLG是补偿半金属提供了无可争辩的实验证据。此外，在低温下，我们观察到一个不寻常的次线性温度依赖性的电阻。最近的理论预测在CNP附近形成激子金属，其中小电子和空穴袋共存。在这个理论中，我们理解了临界涨落的次线性温度依赖性。
2022-11-03 cond-mat.mes-hall
Electronic structure and quantum transport in twisted bilayer graphene with resonant scatterers
堆叠层状材料显示出是一种非常强大的方法来定制它们的电子特性。理论上和实验上确实已经表明，具有旋转角$θ$的石墨烯（tBLG）的扭曲双层形成莫尔图案，以可调谐的方式限制电子作为$θ$的函数。在这里，我们研究电子结构和运输tBLG使用紧束缚的数值计算在相称的扭曲双层结构和微扰连续理论，这是有效的不太小的角度（$θ> \sim 2^\circ $）。这两种方法允许理解的效果$θ$上的局域态密度，由于无序的电子寿命，直流电导率和量子校正的电导率由于多重散射效应。我们区分了无序均匀分布在两层或仅分布在一层的情况。当只有一层是无序的，扩散性能强烈依赖于$θ$，从而显示在中间角度，$\sim 2^\circ < θ< \sim 20^\circ$莫尔电子局域化的效果。
2020-06-03 cond-mat.mes-hall
Superconductor versus insulator in twisted bilayer graphene
我们提出了一个简单的模型，我们相信抓住了超导和绝缘状态之间的竞争在扭曲的双层石墨烯的关键方面。在这个模型中，超导相是主要的，并出现在通用的填充物，但在相称的填充物被绝缘体中断。重要的是，绝缘体的形成是因为电子-电子相互作用，但该模型对于超导配对机制是不可知的，它不需要起源于电子-电子相互作用。该模型由交叉的一维量子线的集合组成，其交叉点形成超晶格。在每个超晶格点，我们放置了一个局部超导熔池，它可以与量子线交换库珀对。我们分析这个模型假设弱线熔池和线线耦合。我们表明，对于一系列的排斥线内相互作用，该系统是超导的“通用”不相称的填充物，超导性被“中断”的绝缘相在相称的填充物。我们进一步表明，在相称的填充物的带隙绝缘状态让位于应用外部塞曼场的无隙状态。这些特征与魔角扭曲双层石墨烯中的实验观察一致，尽管有不同的微观细节。我们进一步研究了这个模型的全相图，发现它包含几个不同的相关绝缘态，我们在这里描述。
2019-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
$ν=2$ Bilayer Quantum Hall System in Tilted Magnetic Field
我们报告的理论研究$ν=2$双层量子霍尔系统的磁场，有一个组件平行的层。在$ν=1$的情况下，层间相位相干性是紧密耦合到电子相关性和Aharonov-Bohm相位引入一个平行的磁场可以有很强的影响系统的基态。我们发现，一个$ν=2$系统的响应是一个平行的字段比一个$ν=1$系统更微妙，因为自旋和层之间的相互作用的自由度。随着平行场的增加，没有发生无公度-无公度的转变。相反，我们发现了一个新的相变，它可以发生在固定的平行场作为层间偏置电位的变化。这种转变是由平行场存在下的倾斜反铁磁有序和层间相位相干之间的竞争驱动的。我们预测了一个强大的奇异性的微分电容的双层，可用于检测的相变。
2002-07-01 cond-mat.mes-hall
Nonlinear optical response of doped mono- and bilayer graphene: length gauge tight-binding model
我们使用基于紧束缚模型的全色散计算了掺杂单层和双层石墨烯的非线性光学响应。的响应是来自与密度矩阵的形式主义，使用长度规范，是有效的任何周期性系统，任意掺杂。通过收集条款，定义有效的非线性响应张量，我们确定所有非线性Drude类条款（三阶），并显示所有额外的杂散发散存在于感应电流消失。石墨烯的非线性响应包括一个大的类德鲁德发散和三个与费米能级附近发生的跃迁紧密相连的共振。使用狄拉克近似得到的解析解准确地捕获了石墨烯的一阶和三阶响应，即使在非常高的掺杂水平。带隙石墨烯的二次响应也通过掺杂强烈增强，即使对于具有小间隙的系统，例如SiC上石墨烯的相称结构。双层石墨烯的非线性响应明显更丰富，结合了源于掺杂的共振与其固有的强低能共振。
2018-09-25 cond-mat.mes-hall
Impact of the angular alignment on the crystal field and intrinsic doping of bilayer graphene/BN heterostructures
本文设计可同时调控位移场与晶体对准的双层石墨烯/BN器件，揭示扭转角和公度状态对界面晶体场及本征静电掺杂的关键影响。
2025-02-15 cond-mat.mes-hall
Landau Quantization in Twisted Bilayer Graphenes: the Dirac Comb
我们研究了旋转故障产生周期性超晶格的石墨烯双层的电子光谱的朗道量子化。相称的扭曲双层存在于两个家庭区分他们的子晶格交换宇称。我们发现，这两个家庭表现出不同的朗道量子化光谱区分层间耦合的零模式和振幅调制的能量高于其低能量层间相干尺度的光谱。这些调制可以提供一个强有力的实验探针的大小的弱相干分裂的双层和它的低能质量结构。
2011-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ballistic charge transport in twisted bilayer graphene
我们研究了在两种设置中耦合到单层石墨烯引线的扭曲双层石墨烯的电导：无限石墨烯带顶部的石墨烯薄片和两个重叠的半无限石墨烯带。我们发现电导强烈依赖于两个石墨烯层之间的角度，并确定三个定性不同的制度。对于大角度（$θ\gtrsim 10^{\circ}$），对于不相称角度，低能量电导接近两个断开层的电导，而尖锐的电导特征与小单位晶胞的相称角度相关，存在强的可伸缩性效应。对于中间角（$3^{\circ}\lesssim θ\lesssim 10^{\circ}$），我们发现一个一对一的对应关系，某些电导功能和扭转相关的范霍夫奇点在低能量下产生的，这表明电导测量可以用来确定的扭转角。对于小扭转角（$1^{\circ}\lesssimθ\lesssim 3^{\circ}$），相称效应似乎被洗掉，电导成为角度的平滑函数。在这种制度下，电导可以用来探测窄带，与消失的电导区对应的光谱间隙的状态密度，与最近的实验结果一致。
2020-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Commensurate and incommensurate double moiré interference in twisted trilayer graphene
扭曲石墨烯多层最近已被证明与扭曲双层石墨烯共享几个相关驱动行为。一般来说，范霍夫奇点（VHS）可以用作相关行为趋势的代理。采用紧束缚方法和半经典分子动力学相结合的原子论方法，研究了具有两个独立扭曲角的扭曲三层石墨烯（TTG）的电子结构.两个独立的扭转角可以导致莫尔图案的干涉，形成各种公度/不公度复杂的超莫尔图案。特别讨论了晶格弛豫、扭转角和角度无序对VHS的影响。我们发现晶格弛豫对VHS的位置和大小有很大的影响。在超莫尔TTG中，莫尔干涉根据相对扭转角提供相长或相消效果。通过调制这两个独立的扭转角，可以利用莫尔条纹构造出新型的超结构，如Kagome晶格。此外，我们证明，扭转角（角度紊乱）的轻微变化提供了显着的VHS的峰值抑制。除了莫尔长度，VHS和LDOS映射在实空间中的演化可以用于识别复杂TTG中的扭转角。在实践中，我们的工作可以提供一个指导，探索超莫尔TTG的平带行为的实验。
2022-09-25 cond-mat.mes-hall
Fractional correlated insulating states at $n \pm 1/3$ filled magic angle twisted bilayer graphene
尽管在整数填充的魔角扭曲双层石墨烯物理方面已经取得了很大的进展，但很少有人关注分数填充。在这里，我们表明，三峰结构的Wannier轨道，由对称性和拓扑结构的平带，有利于出现一个新的状态在相称的分数填充的$ν= n \pm 1/3$。我们称这种状态为“分数相关绝缘体”。特别是对于填充$\pm 1/3$电子每莫尔晶胞，我们表明，短程相互作用本身意味着一个近似广泛的熵，由于“呼吸”自由度的不规则蜂窝晶格出现通过缺陷线。领先的更远距离相互作用提升了这种简并性，并选择了一种新的铁磁基态，打破了AB/BA亚晶格对称性。提出的分数相关绝缘态可能是arXiv：2004.04148中观察到的$ν= 2-1/3$填充时超导性抑制的基础。对分数相关绝缘态的进一步研究将为MATBG中相关效应的新机制打开大门。
2021-05-27 cond-mat.mes-hall
Commensurate and Incommensurate Chern Insulators in Magic-angle Bilayer Graphene
本工作在hBN对齐的魔角双层石墨烯中首次观测到平价带零磁场陈绝缘体完整序列，并通过掺杂发现不可公度陈绝缘体与维格纳晶体，填补了C2z对称性破缺下的整体拓扑框架。
2024-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Understanding Phonon Thermal Transport in Twisted Bilayer Graphene
本研究通过晶格动力学与玻尔兹曼输运方程，发现扭曲双层石墨烯的热导率因弯曲声子的原子间相互作用改变而显著降低，且该效应仅适用于弯曲声子占热贡献主导的材料。
2023-11-06 cond-mat.mes-hall
