Microscopic theory for electron-phonon coupling in twisted bilayer graphene
Stanford Institute for Materials and Energy Sciences, SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福材料能源科学研究所，SLAC国家加速器实验室）；Department of Physics, Boston College（波士顿学院物理系）；Department of Materials Science and Engineering, Stanford University（斯坦福大学材料科学与工程系）；Geballe Lab for Advanced Materials, Stanford University（斯坦福大学吉巴利先进材料实验室）
本研究提出了一种基于第一性原理的微观理论，用于计算双层石墨烯中任意扭角下的电子-声子耦合，揭示了魔角附近超导转变温度峰值及声子共振条件。
2026-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Collective Excitations of Quantum Anomalous Hall Ferromagnets in Twisted Bilayer Graphene
提出了一种扭曲双层石墨烯中量子反常霍尔铁磁体（QAHF）的集体激发的微观理论。通过求解Bethe-Salpeter方程，计算了自旋磁振子谱和谷磁振子谱，验证了QAHF的稳定性。我们提取的自旋刚度从无隙自旋波色散，并估计的skyrmion-antiskyrmion对的能量成本，这被发现是可比的能量与Hartree-Fock间隙。谷波模是带隙的，这意味着谷偏振态比谷相干态更有利。使用非线性西格玛模型，我们估计的谷排序温度，这是从平均场转变温度，由于谷波的热激发大大减少。
2019-11-19 cond-mat.mes-hall
Nematic versus Kekulé phases in twisted bilayer graphene under hydrostatic pressure
本文通过实空间自洽Hartree-Fock方法和基于SU(4)对称性的密度矩阵映射算法，确定了静水压下魔角扭曲双层石墨烯的相图，发现向列相与Kekulé相之间的量子临界点及粒子-空穴不对称性，并预测了不同掺杂区域的超导性质。
2024-11-15 cond-mat.mes-hall
Marginal Fermi liquid in twisted bilayer graphene
低温下的线性电阻率是高温$_c$超导体的显著特征，最近在扭曲双层石墨烯中也发现了该特征。我们表明，由于扩展的范霍夫奇点（vHS），$T$ -线性电阻率可以从微观紧束缚模型的填充因子接近的vHS。的线性行为被证明是有关的线性能量依赖的电子准粒子衰减率，这意味着低能量对数衰减的准粒子重量。这些都是边缘费米液体的独特特征，我们也看到它们在热容和热导率的低温对数修正中得到了反映，导致了对维德曼-弗朗兹定律的违反。我们还表明，有一个交叉在$T \sim 6$ K从边缘费米液体制度的狄拉克锥上的vHS，也产生一个线性电阻率，虽然与较小的斜率，在协议与实验观察的激励为主的制度。
2020-05-18 cond-mat.mes-hall
Spontaneous Valley Spirals in Magnetically Encapsulated Twisted Bilayer Graphene
范德华异质结构提供了一个丰富的平台，涌现物理由于其可调的杂化电子轨道和自旋自由度。在这里，我们表明，由扭曲的双层石墨烯夹在铁磁绝缘体之间形成的异质结构发展的平带源于扭曲，交换接近和自旋轨道耦合之间的相互作用。我们证明，在这个平带制度，自旋自由度是杂化的，从而产生一个有效的三角形超晶格谷作为一个退化的赝自旋自由度。半填充时的电子相互作用的减弱导致自发的谷混合态，即，谷扇区中的相关状态与谷旋量的几何挫折。我们发现，电层间偏置产生的有效模型中的人工谷轨道耦合，控制谷各向异性和相关态的微观细节，这两种现象理解的谷-海森堡模型与易平面各向异性交换。我们的研究结果提出了扭曲的石墨烯之间的磁性范德华异质结构作为平台，探索纯粹的谷相关态的石墨烯。
2020-08-14 cond-mat.mes-hall
Superfluid weight and Berezinskii-Kosterlitz-Thouless transition temperature of twisted bilayer graphene
研究了具有局域和非局域吸引相互作用的扭曲双层石墨烯的超导电性。在微观紧束缚模型和低能连续模型下，我们得到了超流质量和Berezinskiii-Kosterlitz-BKT转变温度。我们预测本地和非本地的相互作用计划，可以区分实验之间的定性差异。在对势超过带宽的平带极限，我们证明了超流的重量和BKT温度是由多带过程和带的量子几何决定的。
2019-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Correlated Insulating States and Transport Signature of Superconductivity in Twisted Trilayer Graphene Moiré of Moiré Superlattices
二维材料层以小的扭曲角堆叠，产生比原始晶格大得多的尺度上的跳动周期性图案，称为莫尔超晶格。当堆叠涉及两个以上的层，相邻层之间具有独立的扭曲角时，它会产生莫尔超晶格的莫尔，具有控制系统行为的多个长度尺度。在这里，我们证明了在扭曲的三层石墨烯与两个连续的小扭曲角的高阶莫尔超晶格的这些效果。我们报告了在极低的载流子密度（~1010 cm-2）下莫尔超晶格的莫尔半填充附近的相关绝缘态，在此附近，我们还报告了通常在2D超导体中预期的零电阻输运行为。此外，在完全占用（v = -4和v = 4）状态下测量的电阻的温度依赖性是半金属的，不同于扭曲双层系统的绝缘行为，提供了连续的，非孤立的高阶莫尔平坦带的紧急相关输运行为的第一个演示。我们的研究结果为莫尔关联态的微观机制提供了新的见解，并为该材料平台上的未来研究提供了动力，例如相位相干性和Meissner效应的演示。
2020-12-02 cond-mat.mes-hall
Valley-Current Splitter in Minimally Twisted Bilayer Graphene
我们研究了在最小扭曲双层石墨烯中出现的作为基本电流分配节点的三条拓扑零线的交叉点处的电子输运性质。与两条相交零线的分割律不同，我们发现（i）输入电流可以被分割成左右相邻的拓扑通道，（ii）向前传播的电流是非零的。通过将费米能量从电荷中性点调谐到带边缘，分配到三个出射通道的电流变得几乎相等。此外，我们还发现，电流分配节点可以设计成一个完美的谷值滤波器和能量分配器控制的电动门。通过改变相对电场大小，可以将三条拓扑零线的交点平滑地转化为一条零线，从而实现对电流分配的精确控制。通过改变费米能级、能隙大小和中心无带隙区的大小，系统地探索了调制这种器件的可行方法。电流分区还受磁场和系统尺寸的影响。我们的研究结果提供了一个微观描述的电子输运特性周围的最小扭曲双层石墨烯的晶胞，并在电子分束器和干涉仪设备的设计具有深远的影响。
2020-04-23 cond-mat.mes-hall
Twisted light-induced spin-spin interaction in a chiral helimagnet
我们从理论上研究了光的轨道角动量如何影响手征磁序。在这里，我们考虑一个金属手征helimagnet，这是下的共振光学涡旋光束的稳态辐射。我们提出了一种新的考虑光学涡旋和电子之间的微观相互作用的局域自旋之间的相互作用。这种涡旋诱导的相互作用以与外部磁场完全不同的方式调制手征磁序。我们的自旋调制技术可能为未来的光自旋电子学器件创造一种独特的拓扑或手性结构铺平了道路。
2021-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.optics
Imaging Electronic Correlations in Twisted Bilayer Graphene near the Magic Angle
扭曲角约为1.1°的扭曲双层石墨烯具有一对孤立的平坦电子带，并形成强相关的电子平台。在这里，我们使用扫描隧道显微镜来探测高度可调的扭曲双层石墨烯器件的局部特性，并表明当与费米能级对齐时，平坦带强烈变形。在半填充的频带，我们观察到的相关绝缘状态起源的间隙的发展。近电荷中性，我们发现一个以前未识别的相关制度具有大幅增强的平带分裂，我们在一个微观模型内预测一个强大的趋势，向有序描述。我们的研究结果提供了对称性破缺相关效应的见解，并强调了电子相互作用对扭曲双层石墨烯中所有填充因子的重要性。
2019-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Universal mechanism of Ising superconductivity in twisted bilayer, trilayer and quadrilayer graphene
我们发现，在扭曲的石墨烯多层膜的超导性起源于一个共同的特点，这是强大的山谷对称性破缺的特点，这些莫尔系统在魔角。这导致了平坦莫尔带的旋转对称性的破坏，下降到$C_3$，并到基态，其中对于给定的自旋投影，时间反演对称性被破坏。然而，这种对称性可以恢复后，交换自旋向上和自旋向下的电子，因为我们说明了通过一个自洽的微观哈特里-福克分辨率的两个自旋投影的状态获得相反的符号的谷极化。然后存在自旋谷锁定，通过该锁定，两个自旋投影的费米线是不同的，并且通过反转对称性而相关。这种效应代表了石墨烯多层膜的裸自旋-轨道耦合的大的重整化，从而保护超导性免受面内磁场的影响。在扭曲的双层以及三层和四层石墨烯中，配对胶被证明是由费米线的平行段之间的嵌套给出的，这些费米线是由对称性击穿到$C_3$产生的。这导致了强烈的科恩-卢廷格配对不稳定性，这是相关的，直到费米线逐渐恢复到更各向同性的形状朝向第二价带的底部，解释了为什么超导电性消失超过三空穴掺杂的莫尔晶胞。
2023-03-01 cond-mat.mes-hall
Impact of atomic reconstruction on optical spectra of twisted TMD homobilayers
本文采用微观材料特异性方法研究原子重构对扭转TMD同双层膜莫尔激子的影响，预测势阱、平带、俘获位点及WSe$_2$多峰吸收结构的显著变化。
2024-03-04 cond-mat.mes-hall
Electrostatic Doping of Moiré Superlattices Controls the Optical Fingerprint of a WSe_2 /Twisted Bilayer Graphene heterostructure
Laboratoire de Physique des Matériaux, Faculté des Sciences de Bizerte, Université de Carthage（迦太基大学比塞大科学学院材料物理实验室）
本研究理论探究静电掺杂对WSe2/扭转双层石墨烯异质结构激子光学响应的影响，揭示掺杂诱导的莫尔超晶格势调制激子光谱，产生卫星共振，为光学传感器设计提供新途径。
2026-10-05 cond-mat.mes-hall
Moire Potential, Lattice Relaxation and Layer Polarization in Marginally Twisted MoS2 Bilayers
半导体过渡金属二硫属化物（TMD）的螺旋扭曲异质结构通过层间相互作用的空间调制和结构重构提供对其电子和光学性质的前所未有的控制。在这里，我们使用扫描隧道显微镜/光谱学研究了在0°附近的宽范围的扭曲角的扭曲MoS 2双层。我们研究了莫尔条纹的扭曲角度依赖性，其主要由小角度（<2°）的晶格重构导致具有菱面体堆叠的大三角形域。局部光谱测量揭示了角度<3°时100-200 meV的大莫尔势强度。在重建的区域中，我们看到相邻的三角形域之间的偏置依赖的不对称性，这与菱形堆叠的TMD固有的垂直极化有关。这一观点得到了光谱图和环境压电响应测量的进一步支持。我们的研究结果提供了一个微观的角度来看，这一类新的界面铁电体，并可以提供线索，设计新型异质结构，利用这种效果。
2022-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Localized states coupled to a network of chiral modes in minimally twisted bilayer graphene
本文改进最小转角双层石墨烯的散射网络模型，在 AA 区域引入离散能级、能量依赖 S 矩阵及库仑作用与共隧穿退相干，以解释平带和局域态密度。
2023-03-07 cond-mat.mes-hall
Metastable magnetic domains and the anomalous $B_\parallel=0$ resistance peak in twisted double bilayer graphene
University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；Birla Institute of Technology and Science（比尔拉理工学院）
该研究揭示扭转双双层石墨烯零面内磁场处反常电阻峰的起源，关联轨道磁畴构型与自旋自由度，明确面内磁场及栅极电压轨迹对该峰的调控作用。
2026-09-09 cond-mat.mes-hall
Electric-field-tunable electronic nematic order in twisted double-bilayer graphene
基于石墨烯的莫尔系统近年来吸引了相当大的兴趣，因为它们显示出各种各样的相关现象。除了在莫尔晶胞的整数填充物附近的绝缘和超导相之外，在扭曲双层石墨烯和扭曲双双层石墨烯（tDBG）中存在越来越多的电子有序的证据，如莫尔超晶格的三重旋转对称性的自发破缺所示。在这里，我们结合了微观连续介质模型的分析，以探讨结构的tDBG和它的实验表现的双相。首先，我们进行了详细的理论计算的局域态密度和最近的扫描隧道显微镜数据[arXiv：2009.11645]之间的比较，以解决层，子晶格，自旋和谷自由度方面的内部结构的dielectric序参量。我们发现了强有力的证据表明，主要贡献的序参量来自国家在莫尔尺度，而不是在微观尺度的各个石墨烯层，这表明了关键作用所发挥的莫尔自由度，并确认了相关的性质，在tDBG中的非晶相。其次，我们的分析揭示了一个前所未有的tDBG中的取向的可调性，通过外部施加的电场，使董事旋转远离高对称性的结晶方向。我们计算预期的指纹，这种旋转在STM和运输实验，提供可行的方法来探测it.Rooted在强烈的敏感性的平带的tDBG位移场，这种效果打开了一个有趣的路线，静电控制的电子向列性摩尔系统。
2021-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnetic phases from competing Hubbard and extended Coulomb interactions in twisted bilayer graphene
我们实现了一个自洽的Hartree-Fock近似的基础上在真实空间中的微观模型，这使我们能够考虑之间的相互作用的哈伯德和扩展的库仑相互作用在扭曲的双层石墨烯在魔角。这两种相互作用倾向于支持不同的对称性破缺模式，因此在其中一种或另一种占主导地位的机制中具有互补作用。我们发现，对于足够大的值的现场哈伯德排斥，魔角石墨烯具有反铁磁基态的电荷中性点，而在半填充的最低价带的状态成为完全自旋极化。在一般情况下，一个适当的屏蔽扩展库仑相互作用需要观察在任何情况下的磁状态，否则的不稳定性发生在电荷扇区，优先在时间反演，手性或谷对称性破缺的形式。
2021-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spectroscopic visualization of flat bands in magic-angle twisted monolayer-bilayer graphene: localization-delocalization coexisting electronic states
本研究利用扫描隧道显微镜在相同~1.13°扭曲角下对比了tMBG与tBG，证实了tMBG中更窄平带的存在，并发现其平带态具有层分辨的局域-离域共存特征，为探索关联现象提供了微观洞察。
2021-09-28 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Umklapp-assisted electron-phonon cooling in magic-angle twisted bilayer graphene
莫尔材料中的载流子弛豫测量为微观相互作用提供了独特的探针，特别是那些不易通过传输测量的相互作用。声子间的Umklapp散射是一个普遍存在的动量非守恒过程，它控制着半导体和绝缘体的热导率。相比之下，电子和声子之间的Umklapp散射尚未在实验中得到证实。在这里，我们使用时间和频率分辨的光电压测量作为其复杂的能量途径，包括电子-声子耦合的直接探针，研究了热电子在莫尔石墨烯中的冷却。我们报告了在魔角附近扭曲双层石墨烯的热载流子冷却中的戏剧性加速：从室温到5 K的冷却时间是几皮秒，而在原始石墨烯中耦合到声学声子需要纳秒。我们的分析表明，这种超快冷却是形成超晶格与低能量摩尔声子，空间压缩的电子Wannier轨道，和减少超晶格布里渊区，使Umklapp散射，克服电子-声子动量失配的综合效应。这些结果展示了一种在双电子系统中设计电子-声子耦合的方法，这种方法可以有助于对其输运性质的基本理解，并能够在热管理和超快光电探测中应用。
2023-01-31 cond-mat.mes-hall
Emerging network model in a twisted monolayer-rhombohedral graphene
Konkuk University（建国大学）；Max Planck Institute for Solid State Research（马克斯·普朗克固体研究所）；Technische Universität München（慕尼黑工业大学）
本研究在最小模型中揭示石墨烯莫尔体系局域态与1D模式的共存机制，证实其在扭曲单层-菱面N层石墨烯中可微观实现，确立该体系为混合电子网络的有前景平台。
2026-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological Mixed Valence Model in Magic-Angle Twisted Bilayer Graphene
本研究基于重费米子框架与大N奴隶玻色子方法，构建魔角扭曲双层石墨烯的拓扑混合价态模型，揭示其SU(8)对称莫尔系统的独特混合价态特性，为探究该体系非常规超导的微观起源提供新依据。
2023-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
In-plane and out-of-plane magnetic field driven Josephson diode effect in magic-angle twisted four-layer graphene
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；University of Stuttgart（斯图加特大学）；National Institute for Materials Science（日本国立材料研究所）
本文在魔角扭曲四层石墨烯结中观察到由面内和面外磁场驱动的约瑟夫森二极管效应，揭示了偶数层扭曲石墨烯的对称性破缺机制，并表明面内磁场是研究其微观性质的关键工具。
2026-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Giant elastoresistance in magic-angle twisted bilayer graphene
本研究通过对魔角扭转双层石墨烯施加连续单轴应变并测量电输运，发现了依赖填充与温度的巨大弹性电阻及类居里-外斯发散，揭示其可用于探测关联电子物理。
2025-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Harmonic Fingerprint of Unconventional Superconductivity in Twisted Bilayer Graphene
微观细节，如相互作用和费米学确定超导配对的结构超出了空间对称分类沿不可约点群表示。从有效配对顶点开始，与超导序相关的配对波函数在其轨道分辨傅里叶轮廓中展开，我们称之为谐波指纹（HFP）。HFP允许制定一个简明的微观参数的变化和它们对超导性的影响之间的联系。从一个扭曲的双层石墨烯（TBG）涉及$d+id$，$s_{\pm}$，和$f$波阶的随机相位近似分析，我们发现，非局域相互作用，这必然进入TBG的低能电子描述，不仅增加了更高的晶格谐波的重量，但这些配对状态的轨道结构也有显着的影响。对于带隙的非常规超导序，如$s_{\pm}$和$d+id$，HPF的变化引起增强的带隙各向异性。区分不同的差距和HPF的实验影响进行了讨论。
2020-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gate-tunable Josephson diodes in magic-angle twisted bilayer graphene
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；University of Hamburg（汉堡大学）；University of Würzburg（维尔茨堡大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；University of Vienna（维也纳大学）
通过测量魔角扭曲双层石墨烯中两个相邻的门定义约瑟夫森结，发现显著的门可调约瑟夫森二极管效应，归因于大动能电感和非均匀超流分布，并可通过栅压调控二极管效率和极性。
2025-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable atomically enhanced moiré Berry curvatures in twisted triple bilayer graphene
本研究构建了扭曲三层双层石墨烯平台，发现原子重构可增强moire能带绝缘体态的Berry曲率，并通过静电控制实现能带结构与拓扑的工程化调谐。
2025-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tracing out Correlated Chern Insulators in Magic Angle Twisted Bilayer Graphene
魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）表现出一系列源自强电子-电子相互作用的相关现象。这些相互作用使得当$ \pm 1, \pm 2, \pm 3$电子占据每个莫尔晶胞时，费米面极易重构，并导致相关绝缘相、超导相和铁磁相的形成。虽然一些相已被证明携带一个非零的陈数，当地的微观性质和拓扑特征的许多其他阶段仍然难以捉摸。在这里，我们介绍了一套新的技术，铰链上的扫描隧道显微镜（STM）映射出的拓扑相位MATBG出现在有限的磁场。通过以下的演变的局域态密度（LDOS）在费米能级与静电掺杂和磁场，我们可视化的本地朗道扇形图，使我们能够直接分配陈数到所有观察到的阶段。我们发现存在的六个拓扑相位产生的整数填充在有限领域，其起源涉及到级联的相关性驱动的破坏性的过渡。空间分辨和电子密度调谐的LDOS图进一步揭示了这些拓扑相位只能在魔角值周围的小范围内形成。微观起源和极端敏感性扭转角区分这些拓扑相位附近观察到的电荷中性朗道水平。此外，我们观察到，即使是在低场采取的电荷中性朗道光谱是相当大的修改相互作用，并表现出意想不到的分裂之间的零朗道水平，可以大到${\sim }\,3-5$毫电子伏。我们的研究结果表明，强的电子相互作用如何影响的能带结构的MATBG，并导致形成相关使能的拓扑相。
2020-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Theoretical determination of the effect of a screening gate on plasmon-induced superconductivity in twisted bilayer graphene
本文通过理论计算表明，屏蔽层仅在距离超导体小于3纳米时才影响扭转双层石墨烯的临界温度，从而支持等离子体介导的超导机制，并探讨了隧穿谱特征。
2023-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Domain wall formation and magnon localization in twisted chromium trihalides
本文综述扭转角对二维磁体的影响，并研究扭转角与反铁磁层间耦合对三卤化铬中反铁磁畴形成的作用，最后初步探讨堆叠与扭转角对双层CrI$_3$自旋波色散的影响。
2022-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Interaction-limited conductivity of twisted bilayer graphene revealed by giant terahertz photoresistance
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Institute for Functional Intelligent Materials, National University of Singapore（新加坡国立大学功能智能材料研究所）；University of Florida（佛罗里达大学）；Center for Neurophysics and Neuromorphic Technologies（神经物理与神经形态技术中心）；University of Regensburg（雷根斯堡大学）；National Institute of Material Science（物质材料研究机构）；Institute of High Pressure Physics, PAS（波兰科学院高压物理研究所）；University at Buffalo, The State University of New York（纽约州立大学布法罗分校）；Moscow Center for Advanced Studies（莫斯科高等研究院）；University of Manchester（曼彻斯特大学）
研究通过THz激发揭示TBG中电子相互作用主导导电性，突破传统解释，提供低密度量子材料散射机制分析的新方法。
2025-12-21 cond-mat.mes-hall
Current Switching of Valley Polarization in Twisted Bilayer Graphene
与六方氮化硼（h-BN）衬底对齐的扭曲双层石墨烯（TBG）可以在3/4填充时表现出异常的霍尔效应，这是由于具有相反陈数的谷分辨莫尔带中的自发谷极化[Science 367，900（2020），Science 365，605（2019）]。据观察，小的DC电流能够切换谷极化并反转霍尔电导的符号[Science 367，900（2020），Science 365，605（2019）]。在这里，我们讨论了在转变温度附近的谷极化的电流开关的机制，其中体耗散输运占主导地位。我们表明，对于旋转对称性破缺的样品，直流电流可能会产生两个谷之间的电子密度差（谷密度差）。电流引起的谷密度差进而引起谷极化中的一阶转变。我们强调，谷间散射起着核心作用，因为它是两个谷之间交换电子的通道。我们进一步估计谷密度差的TBG/h-BN系统的微观模型，并发现一个显着的增强效果的魔角制度。
2021-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Signature of gate tunable superconducting network in twisted bilayer graphene
利用光谱成像扫描隧道显微镜研究扭转双层石墨烯，发现栅极调控下从绝缘相到空间调制超导态的转变，揭示了配对行为的空间层级，为莫尔超导理论提供微观约束。
2025-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Unifying description of competing chiral and nematic superconducting states in twisted bilayer graphene
Uppsala University（乌普萨拉大学）
研究揭示了扭折双层石墨烯中左手性和向列超导态的竞争机制，通过统一的谷内配对框架解释了电子和声子介导配对的协同作用。
2026-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Correlation-induced symmetry-broken states in large-angle twisted bilayer graphene on MoS2
本文通过 MoS2 衬底和 STM 针尖调制，在 3.45° 非魔角扭转双层石墨烯中实现 U/W > 1 的强关联态，观察到 VHS 峰劈裂和条纹电荷序，拓展了 TBG 关联物理的可用扭转角范围。
2023-07-09 cond-mat.mes-hall
Disorder in Twisted Bilayer Graphene
我们发展了一个理论，在凝聚态物质系统中产生的局部扭曲角波动的两个强耦合的范德华单层扭曲相对于对方，以创建一个平带莫尔超晶格的一种定性的新类型的障碍。“扭曲角无序”的新范例来自于扭曲双层石墨烯物理学中目前正在进行的激烈研究活动。在名义上不含杂质和缺陷的原始扭曲双层石墨烯的实验样品中，据信无序的主要来源是由样品上扭曲角的不可避免和不可控的不均匀性引起的。为了解决这个新的物理扭曲角无序，我们开发了一个真实的空间，扭曲的双层石墨烯的角度作为一个自由参数进入微观模型。特别是，我们专注于单粒子能隙的大小分离的迷你带从其余的频谱，范霍夫峰，电荷中性附近的重正化狄拉克锥速度，和minibandwidth。我们发现，能隙和微带宽的强烈影响，而重整化速度几乎保持不变的无序。我们讨论了我们的研究结果对扭曲双层石墨烯正在进行的实验的影响。我们的理论很容易推广到未来的研究扭曲角无序的影响，所有的电子性质的莫尔超晶格的扭曲两个耦合的范德华材料相对于彼此。
2020-06-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Twisted bilayer graphene from first-principles: structural and electronic properties
Harvard University（哈佛大学）；Nanyang Technological University Singapore（南洋理工大学）；Florida State University（佛罗里达州立大学）
本文通过第一性原理研究不同扭角下扭曲双层石墨烯的结构和电子性质，采用DFT方法获得放松的共轭结构，并与连续弹性模型对比，揭示费米速度和带宽与扭角的关系，为后续研究提供基础。
2026-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of intrinsic acoustic plasmons in twisted bilayer graphene
本文基于随机相位近似并同时考虑层赝自旋、空间非局域性、局域场效应和 Hartree 自洽，研究了扭曲双层石墨烯等离激元谱随扭转角的演化，揭示了从强耦合带内等离激元到弱耦合声学等离激元的平滑过渡，并指出其可用于实现可调谐中红外亚波长腔以调控强关联电子基态。
2024-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Large-scale mapping of moiré superlattices by Raman imaging of interlayer breathing mode and moiré phonons
莫尔超晶格可以在扭曲的范德华材料中诱导相关电子相。强关联的量子现象出现，如超导性和莫特绝缘态。然而，通过人工堆叠产生的莫尔超晶格可能非常不均匀，这阻碍了莫尔周期与新兴的电学和光学性质之间的明确相关性的发展。在这里，我们证明了在扭曲双层过渡金属二硫属化物，低频拉曼散射不仅可以用来检测原子的重建，但也映射出的莫尔晶格在大面积的不均匀性。该方法是建立在发现层间呼吸模式和莫尔声子都对莫尔周期非常敏感并提供特征指纹的基础上的。我们可视化微观域的有效扭转角分辨率为~0.1°。这种环境非侵入性方法可以方便地实施，以表征和预选样品的高质量区域，用于后续的器件制造，以及用于运输和光学实验。
2020-12-26 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
Spin skyrmion gaps as signatures of strong-coupling insulators in magic-angle twisted bilayer graphene
本研究利用扫描单电子晶体管在魔角扭曲双层石墨烯中观测到低磁场下的热力学能隙，发现自旋斯格明子到类粒子激发的磁场调控转变，证实基态属强耦合绝缘体，并揭示其稳定性与局部扭曲角、应变的关联，深化了对该体系关联绝缘态及非常规激发的微观认识。
2023-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Kekulé spiral order at all nonzero integer fillings in twisted bilayer graphene
我们研究魔角石墨烯的应变和粒子-空穴对称性破缺，由于非局域层间隧穿的存在。我们进行了自洽的Hartree-Fock研究，将这些影响与现实的相互作用和基板的潜力，并探讨了一套全面的竞争秩序，包括那些打破平移对称性在任意波矢。我们发现，在所有的非零整数填充非常小的应变，扫描隧道实验中测得的，稳定的时间反转对称和空间非均匀的秩序，从根本上是一种新的类型。这种秩序，我们称之为“不相称凯库勒螺旋”（IKS）秩序，自发地打破了紧急谷电荷守恒和莫尔平移对称性，但保留了修改后的平移对称性$\hat{T}'$ -这同时转移的空间坐标和旋转的$U(1)$角的特点自发谷间的连贯性。我们讨论了这种秩序的现象学和微观性质。我们认为，我们的研究结果是一致的所有实验观察报告，到目前为止，建议一个统一的解释全球相图的IKS秩序。
2021-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Quantum Theory of Optical Spin Texture in Chiral Tellurium Lattice
针对手性碲中织构化光学波难以理解的问题，研究构建了自旋分辨深微观光学能带结构，揭示其光学旋光性源于晶格扭转及光学自旋织构，为手性晶体光物质相互作用提供微观基础。
2025-09-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Lattice distortions, moiré phonons, and relaxed electronic band structures in magic-angle twisted bilayer graphene
本文构建连续介质弹性模型研究魔角TBG的晶格弛豫与莫尔声子，并用有效连续介质模型获得与紧束缚计算高度一致的弛豫电子能带。
2023-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Does filling-dependent band renormalization aid pairing in twisted bilayer graphene?
魔角扭曲双层石墨烯表现出一系列多体现象，这些现象与狭窄且隔离良好的电子带的出现密切相关。负责复杂的实验现象学的微观成分包括电子-电子（声子）相互作用和与窄带相关的非平凡布洛赫波函数。最近的实验的启发，我们专注于两个独立的量，库仑相互作用驱动的带重整化，即态密度和与Wannier函数相关的最小空间范围大大修改。首先，我们表明，填充依赖增强的状态密度，所造成的频带平坦化，结合声子介导的吸引力，由于电子-声子umklapp过程，增加了超导配对的趋势，在一个范围内的角度周围的魔角。其次，我们证明了与Wannier函数相关的最小空间范围，这有助于增加超导相刚度，也发展了一个非平凡的增强由于相互作用诱导的重整化的布洛赫波函数。虽然我们的超导模型假设弱的电子-声子耦合，并且没有考虑许多可能的相关效应，但它简单地解释了实验观察到的超导性在相关填充范围内发生的宽角度范围内的鲁棒性。
2021-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Theory of zero-field superconducting diode effect in twisted trilayer graphene
在最近的实验中[Lin等人，arXiv：2112.07841]，由镜像对称扭曲三层石墨烯和WSe $_2$的异质结构承载的超导相被示出在不存在外部磁场的情况下在相反方向上表现出显著不同的临界电流。我们在这里发展了一个微观理论，并分析了零场超导二极管效应的必要条件。考虑到通过邻近效应在三层石墨烯中诱导的自旋-轨道耦合，我们对配对不稳定性和正常态顺序进行分类，并推导出哪些组合与观察到的二极管效应，特别是其场可训练性一致。我们在几种不同的模型，包括系统的全连续模型中进行明确的二极管效应的计算，并照亮二极管效应和有限动量配对之间的关系。我们的理论也提供了一个自然的解释所观察到的符号变化的电流不对称性与掺杂，这可以与一个近似的手征对称性的系统，和增强的横向电阻以上的超导过渡。我们的研究结果不仅阐明了WSe $_2$上三层石墨烯的丰富物理性质，而且还建立了一种区分自旋轨道耦合石墨烯莫尔系统中各种候选相互作用诱导有序的方法，因此也可以作为未来实验的指导。
2022-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
A Tunable Monolithic SQUID in Twisted Bilayer Graphene
魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）拥有许多相关的物质状态，可以通过静电掺杂进行调整。超导电性引起了人们的广泛关注，其背后的机制也是一个积极讨论的话题。MATBG已经通过大量的传输和扫描探针实验进行了实验表征。这种材料也成为超导电子学的通用平台，正如单片约瑟夫森结的实现所证明的那样。然而，即使相位相干现象已被测量，没有控制的超导相已被证明到目前为止。在此，我们提出了一个超导量子干涉装置（SQUID）在MATBG，超导相位差是通过控制的磁场。我们观察到的临界电流的磁振荡，证明了长程相干同意与超导载流子的有效电荷为2 e。我们调整到不对称和对称的SQUID配置通过静电控制的临界电流通过结。利用这种可调谐性，我们研究了器件中的电感，发现值高达2μH。此外，我们还直接观察到器件的一个约瑟夫森结的电流-相位关系。我们的研究结果表明，在MATBG超导装置可以按比例放大，并用于揭示材料的性能。我们希望这能促进这种类型设备的更系统的实现，提高提取材料微观特征的准确性。我们还设想出现更复杂的设备，如相位滑移结或高动态电感检测器。
2022-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Cryo-Near-Field Photovoltage Microscopy of Heavy-Fermion Twisted Symmetric Trilayer Graphene
本研究利用低温扫描近场光学显微镜在扭曲对称三层石墨烯中观测到重费米子行为，揭示了其塞贝克系数对经典模型的偏离及相互作用强度的空间变化。
2024-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Cascade of electronic transitions in magic-angle twisted bilayer graphene
魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）表现出丰富多样的电子态，包括相关绝缘体，超导体和拓扑相。理解负责这些阶段的微观机制需要确定电子-电子相互作用和量子简并之间的相互作用，由于自旋和谷自由度。在最近的光谱测量中，在平坦电子带的部分填充处观察到强电子-电子相关的签名。输运实验表明，朗道能级简并度在填充物处的变化对应于每个莫尔晶胞的整数个电子。然而，相互作用效应和系统的简并性之间的相互作用目前尚不清楚。使用高分辨率扫描隧道显微镜（STM），我们观察到一个级联的过渡MATBG的光谱特性作为电子填充的函数。我们发现不同的化学势的变化和重排的低能激发在每个整数填充的莫尔平带。这些光谱特征是库仑相互作用的直接结果，库仑相互作用将简并平坦带分裂成哈伯德子带。我们发现这些相互作用，我们可以提取实验的强度，是令人惊讶的敏感的存在下，一个垂直的磁场，强烈修改的光谱转换。我们在这里报告的级联过渡的特点相关的高温母相，从各种绝缘和超导基态相出现在低温下在MATBG。
2020-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Particle-Hole Duality, Emergent Fermi Liquids and Fractional Chern Insulators in Moiré Flatbands
莫尔条纹平带，例如，在扭曲的双层石墨烯在魔角，已经吸引了足够的兴趣，由于他们的高度的实验可调性和有趣的可能性，产生新的强相互作用相。在这里，我们认为分数填充自旋和谷极化莫尔平带内的库仑相互作用的核心问题，并证明了在孔，获得一个非平凡的孔分散的对偶描述，提供了关键的物理直观，并使使用标准的微扰技术，这个强相关的问题。在实验相关的示例中，例如ABC堆叠的三层和与氮化硼对齐的扭曲双层石墨烯，其导致在电子填充分数分别下降到大约$1/3$和$2/3$时出现相互作用驱动的费米液态。在甚至更低的填充分数，电子密度仍然忠实地跟踪单孔色散，同时表现出明显的非费米液体行为。最突出的是，我们提供了微观证据，高温分数陈绝缘体可以形成在扭曲的双层石墨烯与六方氮化硼对齐。
2020-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Pairing in magic-angle twisted bilayer graphene: role of phonon and plasmon umklapp
确定魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）超导电性的微观机制是一个悬而未决的问题。虽然MATBG表现出丰富的相图，驱动部分由相对于电子带宽的强相互作用，其单粒子性质是独特的，可能在一些现象学的复杂性中发挥重要作用。一些显着的特点包括电子带宽小于特征声子带宽和一个非平凡的基础布洛赫波函数的结构。我们进行了理论研究的合作效应，由于声子和等离子体对配对，以解开这些模式对超导性所发挥的独特作用。我们考虑一个变种的MATBG与扩大数量的费米子口味，$N \gg 1$，配对不稳定性的研究减少到传统的（弱耦合）Eliashberg框架。特别是，我们表明，某些umklapp过程涉及微型光学声子模式，这是物理上出现的结果，由于叠栅超晶格结构的原始声学分支的石墨烯的折叠，有助于显着提高配对。我们还研究了屏蔽库仑相互作用对配对的动力学所起的作用，这导致了填充物在窄窗口中的增强，并研究了由于金属栅极对超导电性的外部屏蔽的影响。在强耦合下，动力学对相互作用在单粒子隧穿态密度中留下谱标记。因此，我们预测这样的功能将出现在特定频率的umklapp声子对应的声速的石墨烯倍的布里渊区大小的整数倍。
2021-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Link between thermodynamic correlation signatures and superconductivity in twisted trilayer graphene
IBM Quantum（IBM量子）；Department of Physics, Stanford University（斯坦福大学物理系）；Geballe Laboratory for Advanced Materials（吉巴尔先进材料实验室）；Stanford Institute for Materials and Energy Sciences, SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福材料与能源科学研究所，SLAC国家加速器实验室）；Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science（物质材料研究机构电子与光学材料研究中心）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（物质材料研究机构材料纳米架构中心）
研究扭曲三层石墨烯中热力学关联特征与超导性的联系，结合局部探针与输运测量，发现超导性与关联绝缘体无直接关联，其临界温度与压缩性锯齿强度密切相关，揭示两者联系及对层间扭曲角的依赖。
2026-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Non-Abelian topological superconductivity in maximally twisted double-layer spin-triplet valley-singlet superconductors
最近的理论和实验研究指出，在某些双谷电子液体中，包括菱形三层石墨烯，Bernal双层石墨烯和ZrNCl，存在一种新的自旋三重态谷单态（STVS）超导相。这种完全带隙的相位是奇特的，因为它从六边形布里渊区的对角周围的山谷中组合成相同自旋的库珀对电子，但是，尽管如此，拓扑上是微不足道的。在这里，我们预测，在堆叠两层的STVS材料与角扭曲，一种新的手性拓扑相-一个$f \pm if'$波超导体-出现在附近的“最大”扭曲角为30 $^{\circ}$的系统成为一个外来的准晶体与12倍平铺。由此产生的复合材料是一个非阿贝尔拓扑超导体（TSC）与奇数手征马约拉纳模式在其边缘和一个单一的马约拉纳零模式（MZM）本地化的涡核。通过对称性分析和详细的微观建模的基础上的一种新的准晶体能带结构技术，我们证明了非阿贝尔TSC形式时，孤立的费米口袋合并成一个单一的连接费米表面周围的莫尔布里渊区的中心，是稳定的在很宽的电子密度范围。我们进一步讨论了如何导致$f \pm if'$波相位的能量导致异常的$π$周期性层间约瑟夫森效应，这可以作为一个独特的签名的手征相。与小角度扭曲石墨烯中的谷保持莫尔物理不同，我们的研究结果建立了最大扭曲附近产生的大角度莫尔物理，作为非阿贝尔激发的本征TSC的新途径。
2022-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
