Valley magnetism, nematicity, and density wave orders in twisted bilayer graphene
我们分析了扭曲双层石墨烯中的密度波和Pomeranchuk阶。这与我们先前对配对不稳定性的分析是一致的。我们假设在导带或价带的半充满附近，费米能级接近范霍夫点，在范霍夫点处态密度发散，并研究了具有两个谷自由度的补丁模型中粒子-空穴沟道的潜在不稳定性。扭曲双层石墨烯的六边形对称性允许六个或十二个范霍夫点。我们认为这两种情况下，并找到相同的两个领先的候选人的粒子空穴秩序。一种是SU（2）破缺自旋态，在谷内具有铁磁性。一个次级的谷间跳跃诱导谷间的反铁磁性。在强耦合方法中也获得了相同的状态，表明该顺序是稳健的。另一种是具有$120^\circ$复自旋序和正交复电荷序的混合态。此外，我们发现了一个较弱的，但仍然有吸引力的相互作用在双通道，并讨论了类型的双序。
2020-09-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Emergent Symmetry and Valley Chern Insulator in Twisted Double-Bilayer Graphene
本研究结合理论计算与实验，观测到转角双双层石墨烯在横向电场下的谷陈数2态及霍夫施塔特能谱的能隙闭合现象，证实相互作用能不改变其涌现谷对称性与单粒子能带拓扑。
2024-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Pressure-tuned many-body phases through $Γ$-K valleytronics in moiré bilayer WSe$_2$
该研究结合从头算与关联模型方法，探究压力下转角双层WSe$_2$的多体效应，揭示层间距调控K与Γ谷相对能级的机制，构建压力-掺杂相图，证明其可压力调控多种关联相。
2024-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Valley and Spin Polarized States in Bernal Bilayer Graphene
通过包含三角翘曲项的电子色散模型，研究了Bernal双层石墨烯在密度和位移场变化下的自旋与谷极化态，发现三角翘曲会导致低掺杂下出现多数与少数载流子共存的部分极化态，修正了以往完全极化的结论。
2025-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Valley-kink in Bilayer Graphene at $ν=0$: A Charge Density Signature for Quantum Hall Ferromagnetism
我们研究了双层石墨烯中$ν=0$量子霍尔态的相互作用诱导的谷畴壁，受到垂直电场的影响，该电场在样品中的一条线上是反对称的。这种状态可以在双栅悬浮样品中实现，其中电场改变中间直线上的符号。基态的非相互作用能谱的特征在于两个谷极化区域之间的尖锐的畴壁。利用Hartree-Fock近似，我们发现库仑相互作用在费米能级附近的两个最低能级之间打开了一个能隙，产生了一个光滑的畴壁，在谷指数处具有扭结结构.我们的研究结果表明，通过测量两个石墨烯层之间的电荷密度差异，我们发现表现出一种特征性的图案，可以可视化畴壁。扭结的宽度和所得到的图案可以通过磁场和栅极电场之间的相互作用来调谐。
2012-03-12 cond-mat.str-el quant-ph
Twisted bilayer BC$_3$: Valley interlocked anisotropic flat bands
在这里，我们提出BC $_3$，一种已经合成的石墨烯衍生物，作为一个平台，通过引入具有失配堆叠的莫尔图案来实现奇异的量子相。在扭转双层BC $_3$中，它示出了从二维到准一维能带结构的交叉发生与扭转角作为控制参数。这是范德瓦尔斯堆叠系统中指导原理的典型表现：相邻层中布洛赫波函数之间的量子干涉对有效层间隧穿有显著影响。有趣的是，准一维化以谷依赖的方式发生。也就是说，在谷指数和准1D方向性之间存在互锁，这使得BC $_3$成为谷电子器件的合理候选者。此外，谷联锁准一维状态的强相关制度减少到一个有趣的变体的Kugel-Khomskii模型，其中交织的谷和自旋自由度可能会导致奇异的量子相位。值得注意的是，由于三重谷简并性，Kugel-Khomskii模型的这种变体不能在常规固体中实现。
2022-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-Polarized to Valley-Polarized Transition in Graphene Bilayers at $ν=0$ in High Magnetic Fields
研究了双栅石墨烯双层膜在强磁场中$ν$ =0量子霍尔态（QHS）的横向电场（$E$）依赖性.在$ν$ =0时测量的纵向电阻率（$ρ_{xx}$）显示出在$E$ =0附近和在大的$E$场时最强的绝缘行为。在一个固定的垂直磁场（$B$），$ν$ =0 QHS经历一个过渡作为$E$的函数，标记为最小值，温度无关的$ρ_{xx}$。这一观察结果可以用从小$E$场的自旋极化$ν$ =0 QHS到大$E$场的谷（层）极化$ν$ =0 QHS的转变来解释。发生转换的$E$字段值与$B$呈线性相关
2011-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Weak-field Hall Resistivity and Spin/Valley Flavor Symmetry Breaking in Magic-Angle Twisted Bilayer Graphene
在魔扭角附近，双层石墨烯莫尔超晶格的最低能量导带和价带变得非常窄。带色散仍然是敏感的云纹的应变模式，层之间的非局部隧道，填充因子依赖哈特里和交换带重正化。在这篇文章中，我们分析了这些带结构的细节的影响，在这个窄带系统中观察到的味道对称性破缺的模式，并在弱场霍尔和Schubnikov-de Haas磁输运测量揭示的费米表面重建的相关模式。
2021-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Superconductivity from Valley Fluctuations and Approximate SO(4) Symmetry in a Weak Coupling Theory of Twisted Bilayer Graphene
我们从费米液体体系出发，发展了一种弱耦合的方法来研究扭曲双层石墨烯的超导性。一个关键的观察是，接近一半的填充，费米学由来自相反的山谷，导致增强的山谷波动，这反过来又可以介导超导嵌套费米口袋。这种情况下，研究内的随机相位近似。我们发现，谷间电子配对的手性（$d+i d$混合$p-i p$）或螺旋形状因子是占主导地位的不稳定性。近似的SO（4）自旋谷对称性意味着自旋单重态和三重态配对的近简并性。随着相互作用的增加，可以出现相称的谷间相干波（IVCW）秩序，在布里渊区的三个M点同时凝聚，并在真实空间中形成$2\times2$图案。然而，在简单的处理中，这导致填充物$\pm (1/2+1/8)$处的完全间隙，稍微远离半填充。SO（4）对称破缺的“反亨兹”耦合有利于IVCW和超导体的自旋单态序，与观测结果一致。本文还讨论了由相位起伏超导体衍生的莫特绝缘体，它既具有对称性保护又具有本征拓扑有序性。
2019-03-29 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Topological superconductivity, ferromagnetism, and valley-polarized phases in moire systems: Renormalization group analysis for twisted double bilayer graphene
最近的实验已经在扭曲双层石墨烯中观察到可能的自旋和谷极化绝缘体和自旋三重态超导性，扭曲双层石墨烯是由一对Bernal堆叠的双层石墨烯组成的莫尔结构。除了连续可调的带宽控制施加的位移场和扭曲角，这些莫尔带也具有范霍夫奇点附近的费米面和场依赖嵌套这是远远不够完美的。本文采用微扰重整化群分析方法，无偏地研究了在有限弱排斥相互作用下，扭曲双层石墨烯及其相关系统中所有可能的不稳定性之间的竞争.我们的关键发现是，有几个竞争的磁，谷，电荷和超导不稳定性所产生的相互作用在扭曲的双层石墨烯，这可以通过控制位移场和扭转角进行调谐。特别是，我们表明，自旋或谷极化均匀不稳定性一般占主导地位的温和的相互作用小于带宽，而$p$波自旋三重态拓扑超导性和奇异自旋单重调制配对状态成为重要的相互作用减少。实现我们的研究结果在一般的莫尔系统与类似的范霍夫费米学应该开辟了新的机会，操纵拓扑超导性和自旋或谷极化状态在高度可调的平台。
2020-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Size and Impurity Effects on Scattering of Valley Hall Modes in Gate-Defined Bilayer Graphene Superlattices
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；University of Copenhagen（哥本哈根大学）
本文通过紧束缚模拟研究门控定义双层石墨烯超晶格中谷霍尔模的散射，发现杂质共振隧穿可增强超晶格岛重叠，栅图案失对准不破坏拓扑保护，且可通过抑制散射实现岛的密集放置。
2026-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Valley polarization, magnetization, and superconductivity in bilayer graphene near the van Hove singularity
本研究通过自洽平均场理论揭示，在伯纳尔堆叠双层石墨烯中，Ising自旋轨道耦合在范霍夫填充附近促进自旋-谷极化态并抑制超导电性，远离时则出现自旋三重态超导。
2024-12-16 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Chern-insulator phases and spontaneous spin and valley order in a moiré lattice model for magic-angle twisted bilayer graphene
通过自洽实空间Hartree-Fock方法研究魔角双层石墨烯的莫尔晶格模型，发现强相互作用下非零整数填充处出现自发自旋/谷极化，导致陈绝缘体相和反常量子霍尔效应，揭示了相互作用驱动的非平庸拓扑。
2022-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Valley-coherent quantum anomalous Hall state in AB-stacked MoTe2/WSe2 bilayers
莫尔材料为关联和拓扑量子现象提供了肥沃的土壤。其中，量子反常霍尔（QAH）效应，其中霍尔电阻即使在零磁场下也被量子化，是材料的固有拓扑性质的直接表现，并且是低功率电子应用的吸引人的属性。在石墨烯和过渡金属二硫属化物（TMD）莫尔材料中都观察到了QAH效应。它被认为是由窄莫尔带的相互作用驱动的谷偏振引起的。在这里，我们令人惊讶地表明，新发现的QAH状态AB堆叠MoTe2/WSe2莫尔双层膜不是谷极化，但谷相干。层和螺旋度分辨光谱测量表明，QAH的基态具有自发自旋（谷）极化在两个TMD层对齐（反对齐）。此外，两层中的面外自旋极化的饱和仅在高磁场下发生，支持倾斜自旋织构。我们的研究结果呼吁一个新的机制QAH效应，并强调了具有强电子相关性和自旋轨道相互作用的TMD莫尔材料的潜力，为奇异的拓扑状态。
2022-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Robust $T$-Linear Resistivity due to SU(4) Valley + Spin Fluctuation Mechanism in Magic Angle Twisted Bilayer Graphene
通过自洽分析SU(4)谷+自旋涨落机制，解释了魔角扭曲双层石墨烯中普遍观测到的非费米液体输运，该机制在宽填充范围内稳健产生低至1K的T-线性电阻率，凸显电子关联的关键作用。
2024-05-23 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Gate-defined wires in twisted bilayer graphene: from electrical detection of inter-valley coherence to internally engineered Majorana modes
扭曲双层石墨烯（TBG）实现了一个高度可调的，强相互作用的系统，具有超导性和各种相关的绝缘状态。我们在TBG中建立了具有邻近诱导自旋轨道耦合的门定义线，作为揭示相关绝缘体性质的工具$(i)$和基于Majorana的拓扑量子位的平台$(ii)$。特别是，我们表明，能带结构的栅极定义的线沉浸在一个“谷间相干”相关绝缘体继承电可检测指纹的对称性破缺本地后者。在导线的一侧由超导TBG区域包围，在另一侧由谷间相干相关绝缘体包围，进一步使得能够形成马约拉纳零模式-甚至可能在零磁场下，这取决于存在的精确的破磁顺序。我们的方案不仅引入了一种依赖于内部产生的邻近效应的高度门可调拓扑量子比特介质，而且还可以揭示TBG中的库珀配对机制。
2021-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Chiral Approximation to Twisted Bilayer Graphene: Exact Intra-Valley Inversion Symmetry, Nodal Structure and Implications for Higher Magic Angles
本文给出了扭曲双层石墨烯手性模型在“魔术”扭曲角下的平带波函数的数学和数值分析。我们证明了手征模型具有精确的谷内反转对称性。将平带波函数写成最低朗道能级量子霍尔态和旋量的乘积，我们证明了旋量的分量是与这里介绍的反转对称操作相关的反量子霍尔波函数。然后，我们数值表明，作为一个移动从最低到更高的魔角，旋量分量的波函数表现出越来越多的零，类似于量子霍尔波函数的变化，朗道能级指数增加。波函数零点的特征在于手性，具有相同手性的零点聚集在莫尔晶胞的中心附近，而相反的手性零点被推到晶胞的边界。在较高魔角处的增强相绕组表明增加的循环电流。扫描隧道光谱，轨道磁化和相互作用效应的物理意义进行了讨论。
2021-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological flat bands, valley polarization, and interband superconductivity in magic-angle twisted bilayer graphene with proximitized spin-orbit couplings
该研究理论探究带近邻自旋轨道耦合的魔角扭曲双层石墨烯，发现其可产生拓扑平带与谷极化，且能通过费米面嵌套实现与谷失衡共存的非常规谷间带间超导，为非常规超导实现提供新路径。
2024-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Pseudospin Paramagnons and the Superconducting Dome in Magic Angle Twisted Bilayer Graphene
我们提出了一个理论的超导性在扭曲的双层石墨烯，其中吸引力之间产生的电子在同一蜂窝子晶格时，系统是接近子晶格极化不稳定性。由此产生的库珀对是自旋极化谷单态。由于亚晶格极化率主要由带间涨落贡献，因此在很宽的填充分数范围内都能发生超导。通过i）施加亚晶格极化场（由对准的BN衬底产生）或ii）改变莫尔带填充以有利于谷极化来抑制它。接近于亚晶格极化不稳定性的增强的子晶格内吸引类似于熔化曲线附近的液体$^3$ He中的增强的类自旋吸引，并且接近于谷极化不稳定性的增强的谷单重态排斥类似于接近于铁磁不稳定性的金属中的增强的自旋单重态排斥。我们评论我们的赝自旋顺磁子模型和扭曲双层和多层石墨烯的超导性的丰富现象之间的关系。
2021-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
$φ_0$-Josephson junction in twisted bilayer graphene induced by a valley-polarized state
本研究提出 MATBG 中连接两个超导区的谷极化态可形成纯电控 $φ_0$-Josephson 结，并用非均匀谷极化序参量解释实验中的异常夫琅禾费图样。
2023-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Isospin competitions and valley polarized correlated insulators in twisted double bilayer graphene
当一个给定的对称性自发破缺时，物质的新相通常会出现，这可能涉及电荷、自旋和自由度的谷值。在这里，我们报告了一个新的相关绝缘体从自旋极化状态演变到谷极化状态的AB-BA堆叠扭曲双层石墨烯（TDBG）的观察。同位旋极化的转变是位移场（D）驱动下自旋与谷之间竞争的结果。在高场|D| > 0.7 V/nm时，我们观察到具有~10的大塞曼g因子的谷极化相关绝缘体，无论是在莫尔导带中的v = 2还是更令人惊讶的是在莫尔价带中的v = -2。相比之下，在< 0.6 V/nm的中场|D|下，它在v = 2时是传统的自旋极化相关绝缘体，在v =-2时是无特征的金属。此外，我们观察到一个谷极化的Chern绝缘体，C = 2，在电子侧的v = 2和谷极化的费米面附近的v = -2的空穴侧。C = 2的陈谷绝缘体在2e^2/h处有一个量子化的霍尔电导平台，相应地纵向分量消失。谷极化费米面在C = 0时是拓扑平凡的，并且在v_LL = 0，1，2，3，4等时表现出一系列量子化的朗道能级。这些观测结果与我们的能带和拓扑计算结果吻合得很好。我们的研究结果表明，在TDBG中通过位移场实现同位旋控制和获得新的物质相是一种可行的方法，并可能有益于其他扭曲或非扭曲的多层膜系统。
2021-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spectroscopic evidence for a spin and valley polarized metallic state in a non-magic-angle twisted bilayer graphene
在魔角扭曲双层石墨烯（MA-TBG）中，当低能范霍夫奇异性（VHS）被部分填充时，由于能带平坦化引起的强电子-电子（e-e）关联导致了许多奇异的量子相，如超导性、关联绝缘体、铁磁性和量子反常霍尔效应.在这里，我们的高分辨率扫描隧道显微镜和光谱测量表明，在一个非魔角TBG（扭转角θ = 1.49）的e-e相关仍然发挥着重要作用，在确定其电子性质。我们对该样品最有趣的观察是，当其中一个VHS部分填充时，光谱中的一个相关峰分裂为四个峰。我们的分析的基础上的连续介质模型表明，这样一个1至4分裂的VHS起源于形成一个相互作用驱动的自旋谷极化金属态附近的VHS，提升自旋和谷简并。我们的结果，这种非魔角TBG揭示了一个新的破缺相，这还没有被确定在MA-TBG或在其他系统。
2020-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Giant anisotropic band flattening in twisted $Γ$ valley semiconductor bilayers
本文提出Γ谷摩尔系统各向异性能带平坦化理论，预测扭曲双层黑磷具有巨各向异性平坦能带，并基于滑移Luttinger液体计算相图，确立其为探索低维关联物理的实验平台。
2023-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
