Electron interactions in strain-induced zero-energy flat band in twisted bilayer graphene near the magic angle
在扭曲双层石墨烯（TBG）中的魔角附近，两个低能范霍夫奇点（VHS）变得非常窄1 -10，并且许多奇异的相关态，如超导性，铁磁性和拓扑相，被忽略11 -16。异质应变在TBG中几乎是不可避免的，它可以改变TBG的单粒子能带结构，并导致TBG具有迄今为止从未被考虑过的新特性。在这里，我们表明，在TBG附近的魔角的异质应变产生一个新的零能量平坦带之间的两个VHS。掺杂的TBG部分填充的零能量的平带，我们观察到一个相关诱导的间隙约10毫电子伏分裂的平带。通过施加垂直磁场，观察到间隙对磁场的大且线性的响应，这归因于当平带的谷简并度因电子-电子相互作用而提升时，TBG中出现大的轨道磁矩。在TBG中，每个莫尔超晶胞的轨道磁矩测量为约15 uB。
2020-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dirac Magic and Lifshitz Transitions in AA-Stacked Twisted Multilayer Graphene
我们发现了一种新型的魔角现象时，AA堆叠的石墨烯双层是扭曲的另一个石墨烯系统与带接触。在最简单的情况下，这构成了由相对于单层石墨烯扭曲的AA堆叠双层形成的三层系统。我们发现多个各向异性的狄拉克锥以一定的角度共存于这种扭曲的多层结构中，我们称之为“狄拉克魔”。“我们将狄拉克魔角的起源追溯到扭曲的AA双层狄拉克锥相对于莫尔倒易晶格中其他接触带的光谱的几何结构。狄拉克锥的各向异性和伴随的级联鞍点诱导了一系列拓扑Lifshitz跃迁，这些跃迁可以通过扭转角和垂直电场来调节。我们讨论了直接观察狄拉克魔术的可能性，以及它的后果的相关态的电子在这个云纹系统。
2021-07-22 cond-mat.mes-hall
Collective excitations and plasmon spectrum in twisted bilayer graphene near the magic angle
具有微小旋转角的扭曲双层石墨烯由于具有非常规的超导和相关绝缘行为而引起了人们的极大关注。本文采用全紧束缚模型研究了扭曲双层石墨烯在魔角附近的集体激发。极化函数由紧束缚传播方法得到，无需对哈密顿矩阵进行对角化。在考虑原子弛豫的情况下，在室温和超导转变温度下，在魔角附近发现了阻尼和无阻尼的带间等离激元模。特别地，在超导转变温度下，在魔角扭曲的双层石墨烯中可以直接探测到窄带中的无阻尼等离子体激元模式。无阻尼等离子体激元模式是可调的角度和逐渐消失的温度和化学势。在实践中，扭曲双层石墨烯中的平带可以通过从测量的能量损失函数探索集体等离子体来检测。
2020-10-27 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 disorder effect in twisted bilayer graphene
我们从理论上研究了具有无序莫尔条纹的魔角扭曲双层石墨烯的电子结构。通过引入非均匀晶格畸变的扩展连续介质模型，我们发现平带的局域态密度几乎没有展宽，而是在大多数地方分裂成上下子带。分裂能的空间依赖性几乎完全取决于由异质应变引起的有效矢势的局部值，而局部扭转角和局部莫尔周期的变化对电子结构的影响相对较小。我们解释的唯一依赖于本地矢量势的伪朗道水平图片的魔角平带，我们得到的分裂能量作为应变振幅的函数的解析表达式。
2022-04-13 cond-mat.mes-hall
Moiré Engineering in 2D Heterostructures with Process-Induced Strain
本研究通过工艺诱导应变工程在扭曲双层石墨烯中实现了对莫尔超晶格干涉图样的确定性控制，利用应力薄膜调节异质应变，无需额外扭转即可系统调节莫尔对称性与周期性。
2023-04-03 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Prediction of novel `magic' angles and correlations for twisted bilayer graphene in a perpendicular electric field
在被称为“魔角”的某些旋转角度下，扭曲的双层石墨烯具有几乎平坦的带。由此产生的强相关性驱动系统的新的阶段，已在实验中观察到最近。对“魔角”物理学的完整理解-无论是在单粒子还是多粒子水平上-仍然缺失，搜索正在进行中。在这里，我们确定了一组新的“魔术”的角度，在本地平坦带与各种可能的多体不稳定性出现，但单粒子问题承认一个确切的解决方案。这发生在多临界Lifshitz点处存在外部垂直电场时。在这些可以精确量化的角度下，中心带具有猴子鞍的特征，导致强烈的电子相关性。
2018-10-31 cond-mat.mes-hall
Strain fields in twisted bilayer graphene
范德华异质外延允许确定性控制原子层之间的晶格失配或方位角取向，以产生长波长超晶格。由此产生的电子相位严重依赖于超晶格的周期性以及引入无序和应变的局部结构变形。在这里，我们介绍了布拉格干涉法，基于四维扫描透射电子显微镜，捕捉原子在扭曲的双层石墨烯与扭曲角< 2°的位移场。纳米尺度的扭曲角和单轴异质应变的空间波动进行统计评估，揭示了在这类材料的短程无序的患病率。通过定量映射应变张量场，我们发现两个不同的制度的结构松弛-在以前的模型描绘一个单一的连续过程-我们解开电子的贡献，包括这种松弛的旋转模式。此外，我们发现，施加的异质应变积累各向异性鞍点区域产生独特的条纹剪切应变阶段。因此，我们的研究结果建立了支撑扭曲双层石墨烯的扭曲角相关电子行为的重建机制，并为直接可视化任何莫尔材料中的结构弛豫、无序和应变提供了一个新的框架。
2021-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The crucial role of atomic corrugation on the flat bands and energy gaps of twisted bilayer graphene at the "magic angle" $θ\sim 1.08^\circ$
我们结合最先进的大规模第一性原理计算与低能量连续模型来描述扭曲双层石墨烯在第一魔角$θ=1.08^\circ$的近平坦带。我们表明，平坦的带流形的能量宽度，以及能隙分离的价带和导带，可以得到只有当面外弛豫被充分考虑。结果同意定性和定量与最近的实验结果。
2019-05-13 cond-mat.mes-hall
Magic-angle twisted bilayer graphene under orthogonal and in-plane magnetic fields
该研究结合紧束缚模型与Peierls相位，探究1.08°魔角扭曲双层石墨烯在正交与面内磁场下的能带特性，明确了不同磁场对能带、朗道能级及能隙的作用机制。
2024-05-17 cond-mat.mes-hall
Floquet engineering of interlayer couplings: Tuning the magic angle of twisted bilayer graphene at the exit of a waveguide
我们介绍了一种新的方法，允许一个完整的控制调制的有效扭转角的变化，在几层范德华异质结构的照射他们与纵波的光在波导的末端。作为一个具体的应用，我们考虑扭曲的双层石墨烯，并表明可以调整魔角更大或更小，允许在原位实验控制的相图和其他相关材料。波导允许人们规避自由空间对不存在光的纵向电场分量的约束。我们建议将扭曲的双层石墨烯放置在波导出口处的特定位置处，使得它受到横向磁模式（TM）波的纯纵向分量的影响。
2020-05-10 cond-mat.mes-hall
Strong suppression of near-field thermal transport between twisted bilayer graphene near the magic angle
扭曲双层石墨烯（TBLG）最近成为研究各种奇异传输现象的通用平台。在这里，我们提出了一个理论研究的近场热辐射之间的悬浮TBLG与重点的魔角。在手征对称连续介质模型中，我们观察到一个抑制的热流接近魔角时，由于减少德鲁德重量，在较低的温度和较大的间隙尺寸更大的supplantation。当化学势位于电荷中性点附近的能隙内时，在50 K时，在扭转0.25°范围内，热流变化可达100倍以上。通过降低电子散射率，魔角附近的辐射光谱急剧变窄，导致超过10，000倍的抑制。此外，支持TBLG被简要考虑，以方便实验测量。合理定制的基板，热流对比度仍然可以超过1000。我们还从层间耦合能的角度讨论了晶格弛豫效应，发现层间耦合越强，热流对比越小，多带输运越显著。我们的研究结果突出了魔角TBLG在热传输，特别是控制热辐射的巨大潜力。
2022-02-18 cond-mat.mes-hall
Charge-Order and Broken Rotational Symmetry in Magic Angle Twisted Bilayer Graphene
在魔角附近的扭曲双层石墨烯（TBLG）中发现了相关的电子相，包括Mott状绝缘体和超导性，以及它们与高温超导体的现象学的有趣相似性，激发了研究热潮，以揭示潜在的物理机制。局域光谱学能够获得光谱函数的对称性和空间分布，可以为解开这一谜题提供重要线索。在这里，我们使用扫描隧道显微镜（STM）和光谱（STS）在魔角TBLG可视化的局域态密度（DOS）和电荷分布。掺杂的样品，以部分填充的平带，低温运输测量揭示了相关的电子相的出现，我们发现一个pseudogap相伴随着一个全球性的条纹电荷秩序的相似性高温超导体提供了新的证据，这些系统的现象背后的更深层次的联系。
2019-07-20 cond-mat.mes-hall
Comment on "Electron spin resonance and collective excitations in magic-angle twisted bilayer graphene"
这一评论与Morissette { \it et al.}【arXiv：2206.08354v1】.作者声称已经在电子自旋共振实验中发现了集体激发的特征，这些特征与魔角双层石墨烯的相关结构有关。然而，相同的共振特性已经在以前的工作中报道了单层和少层石墨烯，使其理论框架无效。石墨烯的单粒子拓扑非平凡能带结构内的直接理论图为共振特征的观察提供了令人满意的解释，并且也适用于Morissette { \it et al.}提供的数据。然而，这一直观的图景却被作者忽视了。
2022-06-29 cond-mat.mes-hall
Raman spectra of twisted bilayer graphene close to the magic angle
在这项工作中，我们研究了扭曲的双层石墨烯样品的拉曼光谱作为其扭曲角（$θ$）的函数，范围从0.03 $^\circ$到3.40 $^\circ$，其中本地$θ$确定通过分析其相关的莫尔超晶格，通过扫描微波阻抗显微镜成像。使用三个标准激发激光线（457、532和633 nm波长），并且考虑主要拉曼活性石墨烯带（G和2D）。我们的结果表明，电子-声子相互作用影响的G带的线宽接近魔角与激光激发波长无关。此外，$θ$ < 1 $^\circ$体系中的2D能带线形由晶格决定，并且取决于Bernal（AB和BA）堆叠双层石墨烯和应变孤子区域（SP）。我们提出了一个几何模型来解释二维线形变化，并从它，我们估计SP宽度时，向魔角移动。
2022-01-05 cond-mat.mes-hall
Exceptional magic angles in non-Hermitian twisted bilayer graphene
本文构建非厄米扭转双层石墨烯模型，将Bistritzer-MacDonald方法推广到非厄米系统，发现能带从纯实变为纯虚的奇异魔角及对应无限寿命平带，并揭示厄米魔角处能量虚部最大，为开放系统平带研究开辟新方向。
2025-06-04 cond-mat.mes-hall
Why the first magic-angle is different from others in twisted graphene bilayers: interlayer currents, kinetic and confinement energy and wavefunction localization
扭曲的石墨烯双层的手征哈密顿量的分析，其平方哈密顿量，其中删除了粒子-空穴对称性，因此一个二分晶格，允许写入的$2\times 2$矩阵的哈密顿量。这带来了前面的扭曲系统的三个主要的物理演员：动能，禁闭势和一个层间相互作用的运营商分为两部分：一个非阿贝尔层间运营商和运营商，其中包含层之间的相互作用能。在这里，这些组件中的每一个被分析为旋转角度的函数，以及在波函数的本地化属性。特别地，证明了非阿贝尔算子表示每层三角子格之间的层间流，即，二分子晶格之间的第二相邻层间电流。在这样的贡献之间可以看到交叉，因此第一魔角不同于其他高阶魔角。这种角度由层间电流的负能量贡献与动能和限制能的正贡献之间的平衡决定。围绕第一魔角进行的微扰分析可以分析地探索这种能量平衡的细节。
2022-02-08 cond-mat.mes-hall
Correlated Insulating and Superconducting States in Twisted Bilayer Graphene Below the Magic Angle
在“魔角”扭曲双层石墨烯（tBLG）中出现的平带和相关行为引起了人们极大的兴趣，尽管该系统的许多方面都处于激烈的争论之中。在这里，我们报告的观察超导性和莫特样绝缘状态的tBLG设备的扭转角约为0.93，这是小于魔角的15%。在每个莫尔晶胞+/-5个电子的电子浓度下，我们观察到具有约0.1 meV的激活能隙的窄电阻峰，这表明存在附加的相关绝缘状态。这与理论预测的高能带的存在与能量平坦的色散是一致的。在每个莫尔晶胞掺杂+/-12个电子时，由于光谱中存在狄拉克点，我们观察到电阻峰。我们的研究结果表明，tBLG的神奇范围实际上比以前预期的要大，并提供了丰富的新信息，以帮助破译在tBLG中观察到的强相关现象。
2019-02-13 cond-mat.mes-hall
On magic angles and band flattening in twisted bilayer graphene
当两个石墨烯层从AA或AB构型旋转一个小角度时，能带结构发生了剧烈的变化。数值计算表明，在某些称为魔角的离散角度下，低能带变得平坦，导致电子局域化。然而，这种奇怪行为的起源并不清楚。在这里，我提出了一个理论，提供了一个理解的现象，集中在第一个神奇的角度。结果表明，层之间的耦合，除了重整化狄拉克速度，引入高阶动量项的能量色散，是不是所有的相同的符号。这些项之间的部分抵消导致低能带的平坦性。此外，虽然在实空间中存在电子密度的调制，但没有局域化--调制是由于两层中具有不同动量的平面波态的叠加而产生的。此外，它被证实，有一个潜在的几何原因的外观一个以上的魔角，可以用来预测更高的魔角近似不计算的能带结构。
2018-05-22 cond-mat.mes-hall
Flat band carrier confinement in magic-angle twisted bilayer graphene
魔角扭曲双层石墨烯由于其几乎无色散的低能带和通过静电门控调节带填充的能力而成为研究强关联电子物理的强大平台。控制石墨烯层之间扭曲角的技术已经导致了快速的实验进展，但提高样品质量对于将精细的相关电子物理与无序效应分离至关重要。由于系统的2D性质和相对较低的载流子密度，样品对小的掺杂不均匀性非常敏感，这可以极大地改变局部电位分布。这种潜在的混乱是不同的扭曲角的变化，已在其他地方研究。在这里，通过使用低温扫描隧道光谱和平面隧道结测量，我们证明了扭曲双层石墨烯中的平带可以放大小的掺杂不均匀性，这令人惊讶地导致载流子限制，这在石墨烯中以前只能在强磁场的存在下实现。
2021-06-21 cond-mat.mes-hall
Topological flat bands without magic angles in massive twisted bilayer graphenes
扭曲的双层石墨烯（TBG）主机几乎平坦的带与几个meV的窄带宽在某些{ \em魔术}扭曲角。在这里，我们表明，在扭曲的带隙狄拉克材料双层，或大量扭曲双层石墨烯（MTBG），孤立的近平坦带低于阈值带宽$W_c$预计连续小扭曲角高达临界$θ_c$取决于原始带的平坦度和层间耦合强度。对于具有$\sim 2$ eV的本征带隙的扭曲狄拉克材料的$θ\lesssim 3^{\circ} $，预期$W \lesssim $ 30 meV的窄带宽，其在带隙的过渡金属二硫属化物（TMDC）、碳化硅（SiC）等的单层中实现，并且在带隙为$\sim 5$ eV的六方氮化硼（BN）中实现甚至更窄的带宽，而具有几十meV的较小带隙的扭曲石墨烯系统，例如由于与六方氮化硼对准，在带宽演变中显示魔角行为的痕迹。孤立莫尔带的有限谷陈数的相图随着亚晶格选择性层间隧穿参数之间的差异的增加而扩展。用于带间光学跃迁的谷对比圆二色性在$0^{\circ}$附近是建设性的，在$60^{\circ}$对准附近是破坏性的，并且可以通过电场和微型谷的栅极驱动偏振来调谐。结合大量的狄拉克材料与各种本征隙，费米速度，层间隧穿强度表明乐观的前景增加$θ_c$和实现大的$U/W$有效相互作用与带宽比的关联态。
2019-10-19 cond-mat.mes-hall
Enhanced hydrodynamic transport in near magic angle twisted bilayer graphene
利用半经典量子Boltzmann理论，采用Dirac模型，并考虑扭曲角对费米速度的影响，得到了近魔角扭曲双层石墨烯的电阻率、电子热阻率、Seebeck系数和Wiedemann-Franz比随掺杂浓度（电荷中性点附近）和修正费米速度$\tilde v$的变化规律.的$\tilde v$相关的散射机制，即电子空穴库仑，长程杂质，声学规范声子，被认为是详细的。我们发现一系列的扭转角和温度，动量非守恒碰撞（长程杂质和声子）的综合效应是最小的，打开一个窗口，观察强流体动力学运输。几个实验签名被确定，如一个尖锐的电阻率对掺杂密度的依赖性和一个大的增强的Wiedemann-Franz比和塞贝克系数。
2019-09-17 cond-mat.mes-hall
Moiré optical phonons dancing with heavy electrons in magic-angle twisted bilayer graphene
针对魔角扭曲双层石墨烯中电子-声子耦合的复杂问题，提出基于耦合强度筛选与平带强耦合莫尔光学声子的方案，构建有效扩展Holstein模型，为理解该体系超导及关联效应提供启发。
2024-02-19 cond-mat.mes-hall
Disorder-Induced Delocalization in Magic-Angle Twisted Bilayer Graphene
本文通过数值模拟发现魔角扭曲双层石墨烯平带中无序可反常增大平均自由程，揭示无序诱导的去局域化现象及其对莫尔系统奇异物理的重要影响。
2025-03-13 cond-mat.mes-hall
Coulomb screening and thermodynamic measurements in magic-angle twisted trilayer graphene
本研究将魔角扭曲三层石墨烯集成到双层结构中，利用邻近屏蔽和热力学测量，证明了库仑排斥与Cooper配对机制相竞争，并揭示了自旋极化、谷非极化的同位旋构型，为理解超导性质提供了理论约束。
2021-11-28 cond-mat.mes-hall
Visualization of the flat electronic band in twisted bilayer graphene near the magic angle twist
理论上，如果双层石墨烯以称为魔角的特定扭曲角堆叠，则双层石墨烯具有平坦色散的莫尔迷你带。最近，这种扭曲的双层石墨烯（tBLG）与第一魔角扭曲被报道表现出相关的绝缘状态和超导性，其中在系统中的平坦的迷你带的存在被认为是必不可少的，这些有序相的出现在输运测量。在tBLG的Tunneling光谱和电子压缩性测量揭示了一个范霍夫奇点，这是一致的存在下，平坦的迷你带。然而，在tBLG中的这种莫尔迷你带的动量空间中的平坦色散的直接观察仍然是难以捉摸的。在这里，我们报告了通过使用具有纳米级分辨率的角度分辨光电子能谱（nanoARPES）对平坦莫尔迷你带的可视化。nanoARPES的高空间分辨率使得能够测量tBLG的局部电子结构。我们清楚地证明了在室温下，在接近魔角的tBLG的电荷中性附近存在平坦的莫尔带。
2019-12-02 cond-mat.mes-hall
Chern Insulators and Topological Flat-bands in Magic-angle Twisted Bilayer Graphene
魔角扭曲双层石墨烯（MA-TBG）在其平带部分填充时，由于电子-电子相互作用的增强而发生有趣的量子相变.然而，阶段本身和它们的连接到假定的非平凡的拓扑结构的平坦带在很大程度上是未开发的。在这里，我们报告的运输测量揭示了一系列掺杂引起的Lifshitz过渡，伴随着范霍夫奇点（VHS），这有利于相关诱导的间隙和拓扑非平凡的子带的出现。在存在磁场的情况下，在每个莫尔单元填充1、2、3个载流子时的良好量子化的霍尔平台揭示了子带拓扑结构，并发出具有陈数的陈绝缘体的出现的信号，！= !, !, !,分别令人惊讶的是，磁场超过5 T，我们观察到的VHS在填充3.5，这表明一个分数陈省身绝缘体的可能性。这种VHS伴随着从低温金属到高温绝缘行为的交叉，这是熵驱动的Pomeranchuk样转变的特征，
2020-12-11 cond-mat.mes-hall
Renormalized Magic Angles in Asymmetric Twisted Graphene Multilayers
本文研究层间狄拉克点不对称（如费米速度不同）对扭转石墨烯多层膜魔角平带的影响，发现平带现象依然存在，且魔角可通过屏蔽或外层扭转角调控并数值增大。
2022-06-08 cond-mat.mes-hall
Strain-induced excitonic instability in twisted bilayer graphene
扭曲双层石墨烯的低能带在小旋转角下形成近似电子-空穴对称的狄拉克锥。这些交叉点受到莫尔条纹的涌现对称性的保护，赋予了这些带拓扑特征。层间累积的应变（异应变）使狄拉克点在能量和动量上发生位移。导带和价带的重叠有利于费米面接近中性点的激子不稳定性。电子-空穴对的自发凝聚打破了时间反演对称性和每个谷扇区内电荷的单独守恒。序参量描述了类凯库勒轨道磁化密度波中的层间环流。由于能带的拓扑结构，这种序参量的涡旋携带费米子数。这种机制可以解释绝缘状态的发生在中性的最均匀的样品，均匀的应变场有助于稳定层之间的相对取向和激子间隙的形成。
2020-10-22 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
Gauge phonon dominated resistivity in twisted bilayer graphene near magic angle
最近对接近魔角的扭曲双层石墨烯（tBG）的实验表明，范德华异质结构中的微小相对旋转会极大地改变其电子性质。我们考虑了各种散射机制，并表明，在tBG中的载流子输运主要是由带电杂质和声学规范声子的组合。由于狄拉克费米子在电荷中性时无法屏蔽长程库仑势，带电杂质在低温和低密度下仍然占主导地位;然而，规范声子在大多数实验区域占主导地位，因为尽管它们耦合到电流，但它们不会感应电荷，因此不会被接近魔角的大密度态屏蔽。我们发现，电阻率有一个很强的单调下降的载流子密度依赖性在低温下由于带电杂质散射，和弱的密度依赖性在高温下由于规范声子。远离电荷中性，电阻率随温度增加，而接近狄拉克点则相反。仅在低温和载流子密度下观察到的非单调温度依赖性是我们的理论的签名，可以在实验可用的样品中进行测试。
2019-02-04 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
Gate-defined superconducting channel in magic-angle twisted bilayer graphene
本研究在魔角双层石墨烯中实现了栅极定义的超导通道，通过分裂栅极调节通道宽度，实现了从超导到高阻输运的转变，并控制超流流动，为开发量子收缩器件奠定了基础。
2023-12-18 cond-mat.mes-hall
Direct observation of moiré flat-band breakdown at the edge of magic-angle twisted bilayer graphene
魔角扭曲双层石墨烯（tBG）中的低能莫尔平带具有令人难以置信的潜力，可以表现出丰富的奇异量子现象。理论上，tBG的莫尔平坦带基于扩展结构，即，具有周期性边界条件的莫尔条纹。然而，一个基本的问题，即平带是否可以存在于具有降低的结构对称性的石墨烯莫尔图案中，例如样品边缘，仍然没有答案。在这里，通过扫描隧道显微镜和光谱学，我们研究了局部电子性质的魔角tBG附近的样品终止的边缘和报告的莫尔平坦带的击穿的直接观察。我们发现，莫尔电子结构，包括低能平带，可以充分存在于一个完整的莫尔斑点，即，一个莫尔超晶胞，就在边缘处，甚至莫尔图案的平移对称性在一个方向上被破坏。然而，在由边缘部分终止的不完全莫尔斑中，明显缺乏平带特性。我们的研究结果表明，一个完整的莫尔斑点是足够的，并在tBG有效的莫尔平带的产生是必不可少的。
2022-05-20 cond-mat.mes-hall
Phonons in magic-angle twisted bilayer graphene
魔角扭曲双层石墨烯（TBG）由于其具有多种关联态和拓扑态，近年来引起了人们极大的兴趣。尽管人们对电子-电子相互作用效应和电子的拓扑性质进行了广泛的研究，但对魔角TBG的声子的研究相对较少。本文基于\textit{ab} \textit{initio}深势分子动力学研究了魔角TBG中的声子性质。计算了幻角处的声子能带结构和态密度，系统地分析了莫尔布里渊区高对称点处的声子本征模。特别地，在莫尔$Γ$点，我们发现了一些软模式，可以表现出偶极状，条纹状，八极状的莫尔超晶胞内的振动模式，以及一些“涡旋”模式与非零旋度在真实空间中。在莫尔$K$ / $K'$点处，存在时间反演破缺的具有非零局域声子极化的手征声子模。通过冻结某些软声子模，我们进一步研究了声子效应对电子结构的影响。我们发现，如果软“条纹”声子模式在莫尔$Γ$点被假定为冻结，该系统将表现出一个电荷秩序，这自然解释了最近的观察从扫描隧道显微镜。此外，在莫尔$Γ$点处也存在低频$C_{2z}$ -破坏模式，一旦这些模式被冻结，这些模式将在电荷中性点处与狄拉克点隔开。这为电荷中性点处关联绝缘体态的起源提供了一个新的视角。
2021-12-25 cond-mat.mes-hall
Nonlinear intensity dependence of photogalvanics and photoconductance induced by terahertz laser radiation in twisted bilayer graphene close to magic angle
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；ICFO - Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（巴塞罗那科学和技术研究所光子科学研究所）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Institute of High Pressure Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院高压物理研究所）
研究了极化光在近第二魔角双层石墨烯中引起的非线性强度依赖性，揭示了太赫兹辐射通过间接光学跃迁、直接能级跃迁和莫尔子带间跃迁引起的光电响应，其贡献随费米能级位置变化，且在高强度下饱和。
2021-12-15 cond-mat.mes-hall
Transport and spectral properties of magic angle twisted bilayer graphene junctions based on local orbital models
在扭曲双层石墨烯上静电定义的结的电子性质可以使用晶格模型在理论上解决。最近的工作已经引入了最小的局部轨道模型来描述扭曲的双层石墨烯在魔角（MATBLG）与不同程度的近似和占脆弱的拓扑结构。在目前的工作中，我们使用格林函数的形式主义，以获得基于这些模型的MATBLG结的光谱和传输特性。我们引入不同的对称性破缺微扰来模拟相互作用的影响，并通过分析相应的威尔逊圈来表征体带的拓扑结构。然后，我们分析了不同类型的边缘的光谱特性，并在亚晶格对称性破缺参数的畴壁的情况下。我们进一步考虑了三个区域的结，其中可以独立地控制中心和横向区域的掺杂水平。在中心区域被固定在电荷中性点和横向的重掺杂的限制，光谱和两个终端的传输特性可以理解的手性状态沿结的杂交。这些属性被发现是非常敏感的结沿莫尔晶格的取向。
2021-05-21 cond-mat.mes-hall
Extended Fractional Chern Insulators Near Half Flux in Twisted Bilayer Graphene Above the Magic Angle
本文研究了1.37°扭转双层石墨烯在半磁通量附近的强关联相，发现多个霍夫斯塔特子能带中存在大密度范围内量子化良好的奇分母分数量子霍尔绝缘体态，并观察到朗道迷你扇形的弯曲与重置现象。
2025-07-11 cond-mat.mes-hall
Strong electron-phonon coupling, electron-hole asymmetry, and nonadiabaticity in magic-angle twisted bilayer graphene
我们报告了强的电子-声子耦合的魔角扭曲双层石墨烯（MA-TBG）从原子论描述的系统，包括超过10000个原子的莫尔超晶胞。电子结构，声子谱，和电子-声子耦合强度λ之前和之后的原子位置弛豫的平面内和平面外。对于MA-TBG，获得的λ非常大，其中在平坦带的半填充能量附近λ> 1，而对于单层和未旋转的双层石墨烯，λ很小（λ ~ 0.1）。在原子结构弛豫之后，电子结构中出现显著的电子-空穴不对称性，因此空穴掺杂的λ比电子掺杂的λ强得多。得到的电子-声子耦合几乎是各向同性的，并且对电子能带和动量的依赖很弱，表明电子-声子耦合更倾向于单能隙s波超导。相应的声子能量远大于电子能量标度，远远超过绝热极限。我们的研究结果提供了一个基本的理解MA-TBG中的电子-声子相互作用，强调它可以有助于丰富的物理系统。
2018-12-26 cond-mat.mes-hall
Moiré semiconductors on twisted bilayer dice lattice
本文提出了扭曲双层骰子格莫尔结构的有效晶格模型，发现在手性极限下任意扭曲角均存在零能平带，这些平带源于相消干涉与拓扑非平庸性，可通过光电导峰分裂结构检测。
2024-04-24 cond-mat.mes-hall
Phonon-induced giant linear-in-$T$ resistivity in magic angle twisted bilayer graphene: Ordinary strangeness and exotic superconductivity
研究了扭曲双层石墨烯中电声子相互作用对高温输运电阻率和低温相图超导性的影响。我们从理论上表明，扭曲的双层石墨烯应该有一个增强的和强烈的扭曲角依赖的线性温度电阻率在金属制度的电阻率的大小增加，作为扭曲角接近魔角。电阻率对温度的斜率可以接近每开尔文一百欧姆，具有很强的角度依赖性，但对载流子密度的依赖性相当弱。这种与较高温度密度无关的$T$线性电阻率在低密度依赖性特征温度下转变为$T^4$依赖性，在低温下变得不重要。这种角度调谐的电阻率增强是由于系统中的有效电声声子耦合的巨大增加，这是由于莫尔超晶格系统中的平带条件引起的石墨烯费米速度的抑制。我们计算的温度依赖性是让人想起所谓的“奇怪的金属”的输运行为，除了它是由普通的电子-声子耦合在一个相当不寻常的参数空间，由于扭曲的双层石墨烯的通用莫尔平带结构。我们还表明，同样的增强的电声子耦合也介导有效的吸引相互作用的$s$，$p$，$d$和$f$配对通道的理论超导转变温度的顺序上的$\sim$ 5 K附近的魔角。普通声学声子能够产生奇异的非$s$波超导配对的事实源于系统的不寻常对称性。
2019-03-30 cond-mat.mes-hall
Direct observation of flat bands in near-magic-angle twisted bilayer CVD graphene
Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工大学）；Scuola Normale Superiore（比萨高等师范学院）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Università di Pisa（比萨大学）；Istituto Nanoscienze - CNR（纳米科学研究所-国家研究委员会）
本研究通过室温nano-ARPES，在生长-堆叠法制备的近魔角CVD TBG样品中直接观测到平带，其电子能带与剥离法样品可比，畴尺寸适配输运实验，推动CVD石墨烯平带物理研究。
2026-09-03 cond-mat.mes-hall
Infrared Spectroscopy for Diagnosing Superlattice Minibands in Magic-angle Twisted Bilayer Graphene
该研究结合红外光谱与量子输运，测量魔角 TBG 在 10–700 meV 范围内的带间跃迁，揭示超晶格微带随扭转角的演化及晶格弛豫导致的魔角偏移。
2024-04-08 cond-mat.mes-hall
Topological phases, van Hove singularities, and spin texture in magic-angle twisted bilayer graphene in the presence of proximity-induced spin-orbit couplings
本研究利用含自旋轨道耦合的Bistritzer-MacDonald模型，揭示了近邻诱导SOC下魔角扭曲双层石墨烯的拓扑相图、范霍夫奇点分裂及类斯格明子自旋织构，为理解SOC在该体系中的作用奠定基础。
2024-10-07 cond-mat.mes-hall
In-plane critical magnetic fields in magic-angle twisted trilayer graphene
最近的研究表明，魔角扭曲三层石墨烯中的超导性在平面内磁场下仍然存在，该磁场远远超过泡利极限，并且比魔角扭曲双层石墨烯的平面内临界磁场强得多。这种差异是令人惊讶的，因为扭曲的双层和三层都支持魔角平坦带，被认为是扭曲石墨烯超导性的源泉。我们在这里表明，在临界磁场的差异可以追溯到$\mathcal{C}_2 \mathcal{M}_{h}$对称性在三层中的生存面内磁场，也是相对位移之间的顶层和底层，目前不受实验控制。栅极电场破坏了$\mathcal{C}_2 \mathcal{M}_{h}$对称性，因此限制了面内临界磁场。
2021-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Tunable Non-Equilibrium Magic and Minimum Twist Angles in AA-Stacked Twisted Multilayer Graphene
本文发现在圆偏振光下AA堆叠扭曲多层石墨烯中可形成非平衡魔角处的孤立拓扑平准能带，且施加位移场能进一步调谐能带平坦度，为探索Floquet驱动现象开辟新途径。
2025-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Graphene bilayer and trilayer Moiré lattice with Rashba spin-orbit coupling
我们考虑扭曲的双层和三层石墨烯在Rashba自旋轨道耦合的存在下，并探讨摩尔自旋电子学的物理。电子电荷密度在魔角$θ_m$处有一个陡峭的台阶。结果，局部自旋观测值（极化和平衡自旋电流）具有作为扭转角$θ$的函数的尖峰（宽度约为1 $^\circ$的一小部分），以及在$θ_m$处的突然符号反转。因此，可以以前所未有的精度确定魔角。在第一手征极限，自旋电流消失，但在$θ_m$的特殊模式的极化仍然存在。与单层和/或{ \it非扭曲}双层石墨烯的自旋电子学相比，扭曲双层石墨烯在魔角处的自旋电子学的主要差异。因此，除了已经报道的在魔角扭曲双层石墨烯中的许多壮观的物理现象之外，在双电子自旋电子学中也出现了新的现象。
2022-07-27 cond-mat.mes-hall
Capturing magic angles in twisted bilayer graphene from information theory markers
提出利用保真度极化率和层扇区纠缠熵等信息论标记物，识别扭转双层石墨烯在魔角附近零能本征态的量子临界性。
2025-02-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Magic-angle Twisted Bilayer Systems with Quadratic-Band-Touching: Exactly Flat Bands with High-Chern Number
迄今为止，扭曲莫尔系统的研究主要集中在二维（2D）材料，如具有狄拉克点的石墨烯和过渡金属-二硫属化物。在这里，我们提出了一个扭曲的双层的二维系统，其功能稳定的二次带接触点，并找到异国情调的物理不同于以前研究的扭曲莫尔系统。具体来说，我们表明，完全平坦的带可以出现在魔角，更有趣的是，每个平坦的带表现出高陈数（$C=\pm 2$）。我们进一步考虑了这种魔角扭曲系统中的库仑相互作用，发现在一定填充量下，基态支持量子反常霍尔效应，其霍尔电导率为量子化的$2\frac{e^2}{hc}$.此外，这种扭曲的双层系统的可能的物理实现将简要讨论。
2022-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Kekulé Spiral Order from Strained Topological Heavy Fermions
本研究采用含异质应变和粒子-空穴对称破缺修正的拓扑重费米子模型，解析解释了扭转双层石墨烯中Kekulé螺旋序的形成机制及电子-空穴不对称性，与魔角实验一致。
2025-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magic angle twisted bilayer graphene as a highly efficient quantum Otto engine
在一组离散的魔角下，扭曲的双层石墨烯已被证明具有非常平坦的能带、相关的绝缘态、非常规的超导性和明显的朗道能级简并性。在这项工作中，我们设计了一个高效的量子奥托引擎使用扭曲的双层石墨烯样品。平带，这发生在魔术的角度，使前景提取有用的工作，从我们的奥托引擎有利可图。我们使用扭曲双层石墨烯的八带连续模型来计算魔术和非魔术角度扭曲的效率和功输出，并将结果与$AB$堆叠双层和单层进行比较。实验结果表明，效率随扭转角的变化很平稳，在魔角处达到最大值。
2021-09-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
High-Harmonic Generation with a twist: all-optical characterization of magic-angle twisted bilayer graphene
该研究利用魔角扭转双层石墨烯的非线性光学响应，发现其能带结构会反映在高次谐波光谱中，并在接近魔角时谐波信号急剧下降，从而提出一种表征扭转角与电子性质的全光学光谱方法。
2023-02-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optical Conductivity of Twisted Bilayer Graphene Near the Magic Angle
在考虑晶格弛豫效应的情况下，对扭曲双层石墨烯（TBG）在魔角附近的能带结构和光电导特性进行了理论研究。结果表明，电导率谱由一系列与能带结构中的范霍夫奇异性相关的峰组成，峰能量随扭转角的变化而系统地演化. TBG的晶格弛豫效应改变了其能带结构，特别是平带，导致电导率峰的显著位移。这些结果表明，光学电导率的光谱特征可以作为指纹，探索能带结构，带隙和晶格弛豫的魔角TBG，以及确定其旋转角度。
2020-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
