Skyrmion crystal and spiral phases in centrosymmetric bilayer magnets with staggered Dzyaloshinskii-Moriya interaction
从理论上研究了双层中心对称磁体中Skyrmion晶体的稳定机制。我们发现，层依赖交错Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，从本地反转对称性和层间交换相互作用的情况下产生的相互作用，产生了过多的多个-$Q$状态，包括skyrmion晶体与量子化的拓扑数。通过对双层三角晶格模型在外加磁场作用下的模拟退火，我们证明了由于交错的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，skyrmion在每一层中形成了具有不同螺旋度的三角形晶体.虽然skyrmion核心在每一层中的相对位置是不同的，这取决于层间交换相互作用的符号，skyrmion晶体相下的铁磁和反铁磁层间相互作用下出现鲁棒性。我们还发现了另外两个三重$Q$态具有统一的标量手征，但没有一个量化的拓扑数在低场和高场区域。特别地，低场三重态$Q$表现出与Skyrmion晶体相反的标量手征符号，这在单层系统中是没有的。我们的研究结果表明，在晶格结构的局部反转对称性的缺乏是另一个关键因素，诱导拓扑自旋织构的中心对称磁体。
2021-12-14 cond-mat.str-el
Symmetry broken Chern insulators and magic series of Rashba-like Landau level crossings in magic angle bilayer graphene
魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）中的平带是研究强关联、超导性和磁性的重要平台。然而，磁场中MATBG的相位以及它们所揭示的零场相图仍然相对未知。在这里，我们使用磁输运和霍尔测量揭示了一个丰富的楔形区域的量子化霍尔电导与陈数C = +（-）1，+（-）2，+（-）3，+（-）4成核从整数填充的莫尔晶胞v = +（-）3，+（-）2，+（-）1，0相应。我们解释这些阶段的自旋和谷极化陈绝缘体，相当于量子霍尔铁磁体。陈数和填充因子的精确序列和对应关系表明，这些状态是由电子相互作用直接驱动的，这些相互作用专门破坏了系统中的时间反演对称性。我们进一步研究了具有类Rashba色散的高能色散带中的量子磁振荡。朗道能级交叉的分析，使一个参数自由的比较，一个新推导出的魔术系列的水平交叉磁场，并提供了约束的参数w 0和w1的Bistritzer-MacDonald MATBG哈密顿。总的来说，我们的数据提供了直接的见解的复杂性质的对称性破缺的MATBG，并允许定量测试的建议微观情况下，其电子阶段。
2020-07-27 cond-mat.str-el
Possible correlated insulating states in magic-angle twisted bilayer graphene under strongly competing interactions
采用精确对角化方法，应用于扩展的哈伯德模型，研究了魔角扭曲双层石墨烯（TBG）中的相关绝缘态.我们的模型可以处理Wannier轨道之间的竞争相互作用，因为它们有显著的重叠，这是魔角TBG的一个重要但被忽视的方面。我们提出了两个候选人的相关绝缘状态：自旋和谷铁磁带绝缘体和狄拉克半金属态的两种口味与特殊的重整化，其中口味表示一个结合的自由度与自旋和谷。对于后一个候选者的重要结果之一是，它允许整个能带结构的半填充附近（即狄拉克点附近）的范霍夫奇点在超导性中发挥某种作用。狄拉克半金属态的两个味自由度和实验中观察到的朗道能级的双重简并度之间的一致性也值得注意。
2018-08-04 cond-mat.str-el
Nonflat bands and chiral symmetry in magic-angle twisted bilayer graphene
本研究通过平均场有效理论，发现魔角扭曲双层石墨烯的平坦带带宽显著增加，波函数趋于手征极限，并探讨了其对称性破缺态的影响。
2025-05-26 cond-mat.str-el
Novel phases in twisted bilayer graphene at magic angles as a result of van Hove singularities and interactions
由于关联而发现不同的相，特别是在低维材料中，一直是一个令人兴奋的基础研究课题。最近的实验扭曲的双层石墨烯揭示了作为掺杂的函数，以及Mott状绝缘相，当两个层相对于彼此扭曲在一定的“魔”角对应于每个莫尔晶胞两个粒子的掺杂时，可重入的非常规超导性。在这项工作中，我们提出了一个微观模型，考虑到相互作用和范霍夫奇异性的扭曲双层石墨烯在掺杂对应于一个粒子（$ν$ =1）每个莫尔晶胞的态密度和研究如何出现超导性。我们确定可能的对称性的序参量为$s^{\pm}$，而如果谷间耦合是可以忽略的对称性是$s^{++}$。此外，我们还发现了系统的绝缘区，这是一个具有均匀电荷不稳定性的区域，在该区域中金属相和绝缘相共存。
2018-11-11 cond-mat.str-el
Magic radius of AA bilayer graphene quantum dot
本研究分析AA双层石墨烯圆形量子点，发现使其低能态发生层宇称简并和最高占据能级对称性切换的离散“魔幻半径”，并建立其与扭转双层石墨烯魔幻角的电子结构类比。
2023-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum critical behavior in magic-angle twisted bilayer graphene
魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）的平带具有强相关的电子相，如相关绝缘体、超导体和奇异金属态。后一种状态被认为是理解MATBG电子性质的关键，但被各种相变所掩盖，因此不能明确地与经历频繁电子-声子碰撞的金属区分开来。在这里，我们报告运输测量超导MATBG中的相关绝缘体状态被抑制屏蔽。不间断的金属基态显示电阻率在三十年内在温度上是线性的，并且跨越宽范围的掺杂，包括发生相关驱动的费米表面重构的掺杂。这种奇怪的金属行为的特点是普朗克散射率和线性磁阻。相反，在电荷中性或完全填充的平带附近，以及扭曲远离魔角的器件中，我们观察到了典型的费米液体行为。我们的测量结果表明，存在一个量子临界相，其波动占主导地位的金属基态在整个连续的掺杂。此外，我们观察到的超导秩序的抑制后，过渡到奇怪的金属，这表明量子涨落和超导MATBG之间的关系。
2022-02-07 cond-mat.str-el
Persistent Currents and Dissipation in Narrow Bilayer Quantum Hall Bars
双层量子霍尔态支持一种几乎无耗散的交错电流，这种电流只能通过集体通道衰减。我们研究了窄条中占主导地位的有限温度耗散机制，该机制是由赝自旋孤子的热成核驱动的。我们发现有限温度电阻率，预测由此产生的交错电流-电压特性，并计算相关的零温度临界交错电流和栅极电压。
2001-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Unsupervised learning of two-component nematicity from STM data on magic angle bilayer graphene
魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）等莫尔材料表现出显着的现象学，但对某些实验方法，特别是扫描探针，如扫描隧道显微镜（STM）提出了重大挑战。典型的扫描隧道显微镜研究可以对数万个原子单位单元进行成像，但只能对大约10个莫尔条纹单元进行成像，这使得数据分析在统计学上充满了问题。在这里，我们提出了一种方法来缓解这个问题，通过聚合STM电导数据从几个偏置电压，然后使用高斯混合模型聚类的无监督机器学习方法，从产生的数据集得出最大的洞察力。我们应用这种方法，作为输入粗粒键变量尊重点群对称性，调查电荷中性和空穴掺杂样品的MATBG中的有序化趋势。对于电荷中性的数据集，聚类揭示了令人惊讶的共存的多种类型的向列性是不相关的对称性，因此一般非简并。相比之下，空穴掺杂数据中的聚类与单一类型的长程序一致。除了在MATBG中分析向列性的价值之外，我们的方法有可能增强对各种莫尔材料中对称性破缺及其空间变化的理解。
2022-10-14 cond-mat.str-el
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
Emergent Hyper-Magic Manifold in Twisted Kitaev Bilayers
Kitaev量子自旋液体由于各种材料（例如，RuCl 3），近似于它们有趣的物理学。在本文中，我们构造了一个平均场近似的莫尔超晶格出现在扭曲Kitaev双层膜的公度双层膜的解决方案。我们发现，在超晶格的微布里渊区上定义的非受限自旋的能带结构被极大地改变。该系统表现出一个超魔流形：一系列几乎完美平坦的能带出现在最低能隙以上的能量处，表现出非常大的（自旋）态密度，可以通过实验进行探测。有趣的是，平带本征态表现出类似于Kagome晶格波函数的局部化。
2022-07-01 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
Landau levels in twisted bilayer graphene and semiclassical orbits
理论上，当两层之间的角度落在接近1.1 $^\circ$的神奇范围内时，扭曲的双层石墨烯具有异常平坦的能带。这一点现在得到了实验的有力支持，实验进一步揭示了由于带宽被抑制时相互作用的相对主导性，在魔范围内的戏剧性相关效应。在实验上，量子振荡在角度落在幻数范围内或之外时表现出不同的朗道能级简并;这些观测可以包含关于低能物理的关键信息。在本文中，我们报告了一个深入的理论研究的Landau能级结构的非相互作用连续模型的扭曲双层石墨烯作为磁场和扭曲角的调谐。我们首先表明，一个明显的差异存在于蝴蝶光谱时，扭转角落入和魔术范围外。其次，我们进行了详细的半经典分析，从零场能带结构定量地确定了低能朗道能级的来源。我们发现，在上述分析中预测的朗道能级简并能够部分地解释量子振荡实验的特点，在一个自然的方式。最后，拓扑方面，有效性，和其他微妙的点的模型进行了讨论。
2019-03-27 cond-mat.str-el
Chiral $p$-wave superconductivity in twisted bilayer graphene from dynamical mean field theory
我们将具有精确对角化杂质求解器的簇动力学平均场论应用于魔角扭曲双层石墨烯的哈伯德模型，该模型建立在Kang和Vafek（2018）提出的紧束缚模型上，适用于魔角$1.30^\circ$。我们发现，具有$p+ip$对称性的三重态超导性被CDMFT稳定，以及一个次优势的单重态$d+id$。实验中观察到，在接近四分之一填充和四分之三填充时，存在最小的序参量。
2021-06-11 cond-mat.str-el
Magic distances in twisted bilayer graphene
Università della Calabria（卡拉布里亚大学）；INFN, sezione LNF, Gruppo Collegato di Cosenza（意大利国家核物理研究所，拉纳蒂尼实验室，科森扎联合小组）
研究通过映射任意堆叠双层石墨烯到魔角双层石墨烯等价类，利用连续模型推导等价关系并扩展到紧束缚方法，展示在密度泛函理论中高效研究魔角物理的途径。
2026-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Charge distribution and spin textures in magic-angle twisted bilayer graphene
针对魔角扭曲双层石墨烯，本文自洽研究共存自旋与电荷密度波序，揭示其在宽掺杂范围内稳定及自旋织构、向列畸变和电荷—自旋强度变化规律。
2022-10-10 cond-mat.str-el
Emergent $\text{D}_6$ symmetry in fully-relaxed magic-angle twisted bilayer graphene
我们提出了一个紧束缚计算的扭曲双层石墨烯在魔角$θ\sim 1.08^\circ$，允许充分，在平面和平面外，原子位置的松弛。得到的能带结构通常显示在中性点周围的四个窄的迷你带，在晶格弛豫之后与所有其他带很好地分离。一个彻底的分析的迷你带布洛赫函数揭示了一个紧急的$D_6$对称性，尽管缺乏任何明显的点群对称性的放松晶格。在$Γ$点的布洛赫函数是成对退化的，反映了所谓的谷退化。此外，它们中的每一个在C $_{3z}$下是不变的，即，类似于"突现" $D_6$群的一维平面内对称不可约表示的变换。在平面外，下面的二重态在C $_{2x}$下是偶态，而上面的二重态是奇态，这意味着对于两个超晶胞亚晶格AB和BA中的每一个，至少有八个Wannier轨道，两个类$s$和两个类$p_z$是必要的，可能不足以描述四个迷你带。这种意想不到的单电子复杂性可能在这个系统的金属-绝缘体-超导体现象中发挥重要作用。
2018-10-23 cond-mat.str-el
Nematic insulator at charge neutrality in twisted bilayer graphene
我们使用广义的Bistritzer-MacDonald连续介质模型研究了电荷中性附近的扭曲双层石墨烯，考虑了电荷中性效应。费米速度为零的特定扭曲角适当地再现著名的魔角的物理。使用群表示理论，我们确定所有的接触相互作用潜力兼容的对称性的模型。这使我们能够确定两类四次相互作用导致的开放的差距，或以cross-ordering。然后，我们实现了一个重整化群分析，研究这些相互作用之间的竞争接近第一魔值的扭曲角。这种组合群论重整化研究表明，接近第一魔角有利于层极化，间隙状态的层间相关性的空间调制，我们称之为绝缘体的发生。
2020-08-11 cond-mat.str-el
Perturbative renormalization group approach to magic-angle twisted bilayer graphene using topological heavy fermion model
University of Maryland（马里兰大学）
本文提出一种微扰重整化群方法，用于研究魔角双层石墨烯的拓扑重费米子模型，揭示低能物理特性及相互作用行为。
2026-01-19 cond-mat.str-el
Revealing quantum geometry effects in magic angle twisted bilayer graphene using the circular photogalvanic effect
Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；University of Washington（华盛顿大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Imdea Nanoscience（Imdea纳米科学中心）；Donostia International Physics Center（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）
通过近红外光电流测量和圆偏振光电流效应，研究魔角扭曲双层石墨烯中的量子几何效应，发现Berry曲率偶极子及填充因子ν=-2附近的对称性破缺。
2026-09-29 cond-mat.str-el
Kondo lattice model in magic-angle twisted bilayer graphene
本文用拓扑重费米子表示从魔角扭曲双层石墨烯构建SU(8)近藤晶格，揭示强关联金属态与脆弱拓扑狄拉克近藤半金属，并通过量子相图阐明近藤杂化和磁关联的竞争。
2023-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Tuning electron correlation in magic-angle twisted bilayer graphene using Coulomb screening
控制相互作用强度的能力对于研究从相关费米子系统中出现的量子现象至关重要。例如，同位素效应说明了电子-声子耦合对超导电性的影响，为BCS理论提供了重要的实验支持。在这项工作中，我们报告了一种新的器件几何形状，其中魔角扭曲双层石墨烯（tBLG）被放置在靠近Bernal双层石墨烯（BLG）由3 nm厚的屏障隔开。使用来自Bernal双层的电荷屏蔽，可以连续地调谐扭转双层内的电子-电子库仑相互作用的强度。输运测量表明，调谐库仑屏蔽对绝缘态和超导态有相反的影响：由于库仑相互作用被屏蔽削弱，绝缘态变得不那么健壮，而超导性的稳定性增强。我们的结果表明，能够直接探测库仑相互作用在魔角扭曲双层石墨烯中的作用。最重要的是，库仑屏蔽效应指向电子-声子耦合作为魔角扭曲双层石墨烯中库珀对形成的主导机制，因此具有超导性。
2020-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Chiral Magic-Angle Twisted Bilayer Graphene in a Magnetic Field: Landau Level Correspondence, Exact Wavefunctions and Fractional Chern Insulators
我们证明了在垂直磁场的存在下，魔角扭曲双层石墨烯手性模型中的平坦带保持完全平坦。这是由一个精确的映射模型和最低的朗道级波函数在一个有效的磁场，其中的外部场是增加或减少了一个通量量子每个单元格。当外场达到每个单胞一个通量量子时，模型出现拓扑相变。这些发现使我们能够分析在完全平坦的能带中的分数陈氏绝缘体的Jain系列态，并指出能隙对磁场的非常规依赖性。
2021-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Hybrid Wannier Chern bands in magic angle twisted bilayer graphene and the quantized anomalous Hall effect
我们提出了一种方法来研究的强相互作用制度在扭曲的双层石墨烯使用混合Wannier函数，这是Wannier在一个方向和布洛赫在其他方面。我们着重讨论了由Bistritzer和MacDonald提出的连续介质模型给出的激活带，并讨论了相应的混合Wannier函数的性质。然后，我们采用的方法的填充$\pm 3$电子每个莫尔细胞的研究使用Hartree-Fock方法。我们讨论在长度不同的制度下，一个量子化的反常霍尔效应被认为是在这两个填充。
2021-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Origin of Magic Angles in Twisted Bilayer Graphene
已知扭曲双层石墨烯（TBG）在被调谐到特殊魔角时具有接近电荷中性的孤立且相对平坦的带。然而，不同的魔角标准，如狄拉克速度的消失，最小带宽或最大带隙到更高的频带通常给出不同的结果。在这里，我们研究了一个修改后的连续模型TBG有一个无穷序列的幻角$θ$，在其中，我们同时发现，（i）狄拉克速度消失（ii）绝对平坦的带出现在中性和（iii）带隙的激发带最大化。当以$α\sim 1/θ, $参数化时，它们以$Δα\simeq 3/2$的简单周期性重现，这在第一魔角之外，不同于早期的计算。此外，在这个模型中，我们证明了狄拉克速度的消失，确保确切的平坦带和显示的平坦带波函数有关的双周期函数组成的比率的θ函数。此外，使用微扰理论的$α^8$，我们捕获的第一魔角$θ\approx1.09^{\circ}$（$α\approx 0.586$），这精确地解释了数值结果的重要功能。最后，基于我们的模型，我们讨论了在TBG中观察第二魔角的前景。
2018-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Twisted bilayered graphenes at magic angles and Casimir interactions: correlation-driven effects
以魔角扭曲的双层石墨烯是具有莫尔图案的长程周期性以及与单个石墨烯相关的短程周期性的系统。这种材料是一个肥沃的土壤，主要由电子相关性驱动的新状态。在这里，我们发现无处不在的卡西米尔力可以作为一个平台，用于宏观表现由魔角双层石墨烯性质及其由电子相关决定的相所产生的量子效应。通过对电子和光学响应的综合计算，我们发现Casimir力矩可以从Drude电导率中探测到处于基态的各向异性，而Casimir力中的排斥可以帮助识别魔角扭曲双层石墨烯中的拓扑非平凡相。
2022-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electron-phonon coupling in a magic-angle twisted-bilayer graphene device
声子在扭曲双层石墨烯（TBG）中观察到的强关联现象中的重要性，在所谓的魔角是有争议的。在这里，我们应用门相关显微拉曼光谱监测扭曲角$θ=0^{\circ}$，$\sim 1.1^{\circ}$（魔角）和$\sim 7^{\circ}$（大角度）的TBG器件的G带线宽。结果表明，一个广泛的和p/n-非对称掺杂行为的魔角，在明显的对比观察到的扭曲角以上和以下的行为。原子模型再现了实验观察，揭示了独特的电子结构的魔角TBGs的影响的电子-声子耦合，因此，G带线宽。我们的研究结果表明，强相关现象的魔角TBG的电子-声子耦合和实验观察之间的连接。
2021-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin density wave and electron nematicity in magic-angle twisted bilayer graphene
我们从理论上研究了不同掺杂水平的魔角扭曲双层石墨烯的多体性质。我们的研究集中在有序低温电子态的出现、稳定性和向列性的表现。众所周知，在相互作用消失时，所研究系统的低能谱由四个几乎平坦的几乎简并带组成。电子-电子排斥力提升了这种简并性。为了解释这种相互作用效应，使用了数值平均场论。假设基态具有自旋密度波序，我们引入了描述自旋磁化的多分量序参量。我们的模拟表明，序参量结构依赖于掺杂水平。特别地，远离电荷中性点的掺杂降低了有序态的旋转对称性，这表明出现了电子自旋态。向列性的表现可以在摩尔单元内的自旋磁化强度的空间分布中以及在单电子能带结构中观察到。向列性在半填充（每个超晶胞两个额外的电子或空穴）时最强。我们认为，对称性破缺是一个强大的功能系统基态，稳定的模型参数的变化。具体而言，它示出，远离电荷中性点，它持续的所有三个参数化的层间跳跃振幅的文件中讨论的。所得理论结果与已有的实验数据一致。
2020-10-28 cond-mat.str-el
Lattice Collective Modes from a Continuum Model of Magic-Angle Twisted Bilayer Graphene
我们发现魔角扭曲双层石墨烯的绝缘态支持一系列集体模式，对应于三角形晶格位置上的局部粒子-空穴激发。我们的理论是基于魔角平坦带的连续模型。当系统在莫尔带填充$ν=-3$处绝缘时，我们的计算表明，基态支持7个低能模式，这些模式位于整个莫尔布里渊区的电荷间隙下方，其中一个强烈耦合到THz光子。低能量集体模式忠实地描述了一个模型与本地$SU(8)$度的自由，在每个莫尔单位细胞，我们确定为直接产品的自旋，谷，和一个轨道赝自旋。除了自旋和谷波模式，集体模式光谱包括一个低能量的内味激子模式与平坦的价带和导带轨道之间的过渡。
2021-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Correlated insulators, density wave states, and their nonlinear optical response in magic-angle twisted bilayer graphene
魔角扭曲双层石墨烯（TBG）中的相关绝缘体（CI）态和最近发现的密度波（DW）态激发了人们的研究兴趣。然而，到目前为止，这些“无特征”的零陈数关联态的性质仍然是难以捉摸的，缺乏特征性的实验信号。因此，迫切需要一种实验探针来识别这些无特征的CI和DW状态的特征。在这项工作中，我们从理论上研究了相关的绝缘体和密度波态在不同的整数和分数填充的平带的魔角TBG的基础上扩展的非限制性Hartree-Fock计算，包括库仑屏蔽效应的远程带。我们进一步研究了各种关联态的非线性光学响应，发现在大多数填充物中，非线性光学电导率可以用来识别这些CI和DW态的性质。因此，我们建议非线性光学响应可以作为一个很有前途的实验探针，以揭示在魔角TBG中观察到的CI和DW状态的性质。
2022-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
A self-consistent Hartree theory for lattice-relaxed magic-angle twisted bilayer graphene
本文提出同时考虑晶格弛豫和 Hartree 相互作用的连续理论，揭示魔角双层石墨烯中支持重费米子口袋和钉扎超平带的 Lifshitz 相变，为理解其复杂行为提供基础。
2024-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Band-basis decomposition of superfluid weight in magic-angle twisted bilayer graphene: Quantifying geometric and conventional contributions
Independent Researcher
研究通过带基电流算符分解将超流重量分解为传统和几何贡献，揭示远程带对超流重量的贡献机制。
2026-04-07 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
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
Spectral characterization of magic angles in twisted bilayer graphene
扭曲双层石墨烯（TBG）已被实验观察到，当扭曲发生在一定的魔角时，表现出几乎平坦的带。在这封信中，我们报告了扭曲双层石墨烯的连续模型及其电子能带结构的新结果。我们证明了在AA耦合消失的近似下，魔角（在此存在完全平坦的带）作为非厄米算符的本征值给出，并且当角$θ$趋于$0$时，所有带开始指数压缩。特别地，当相互作用势改变时，魔角的动力学涉及非物理的复本征值。使用我们的新的光谱表征，我们表明，等距缩放的逆魔角，是特殊的隧道电位的连续模型中的选择，并不受对称性。虽然我们也表明，零能态的保护持有的连续介质模型，只要保持粒子-空穴对称性，我们观察到的存在的平坦带和指数压缩的手征模型的特殊性质。
2020-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Re-entrant magic-angle phenomena in twisted bilayer graphene in integer magnetic fluxes
在这项工作中，我们解决的魔角现象（带平坦度和量子几何输运）在扭曲的双层石墨烯（TBG）受到强磁通量$\pm Φ_0$，$\pm 2 Φ_0$，$\pm 3 Φ_0$.（$Φ_0 = h/e$是每个莫尔单元的通量量子）。在整数通量处恢复了莫尔平移不变性，为此我们使用具有晶格弛豫的精确原子模型计算了TBG能带结构。类似于魔角条件之外的零通量物理，报道的效应随着扭曲而迅速消失。我们的结论是，魔角物理重新出现在高磁场，见证了从朗道能级的平坦电子带的出现，并表现出非平凡的量子几何。根据Peotta-Törmä机制，我们进一步讨论了强磁场（28 T，$^\circ$扭）中平带量子几何对超流质量的可能贡献.
2022-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
$SU(4)$ Valley + Spin Fluctuation Interference Mechanism for Nematic Order in Magic Angle Twisted Bilayer Graphene: Impact of Vertex Corrections
在魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）中，最显著的观察结果之一是$C_3$ -破缺态。我们确定MATBG中的向列性是$E$对称铁键级，它是由于$E$对称粒子-空穴对凝聚引起的相关跳跃积分的调制。MATBG中的向列性源于$SU(4)$谷+自旋复合涨落之间显著的量子干涉。通过对MATBG多轨道哈伯德模型的密度波动方程分析，揭示了这种“谷+自旋涨落干涉机制”。\color{black}我们发现，当每个谷存在三个van Hove奇点时，系统的稳定态是鲁棒的.这种干扰机制也导致了新的时间反转-击穿谷极化伴随着一个电荷回路电流。我们讨论有趣的相似之处和区别MATBG和铁基超导体。
2022-01-13 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Twisted Kagome Bilayers: High-Order Van Hove Singularities, Sublattice Interference, Magic Angles, and Possible Topology
Loughborough University（拉夫堡大学）
本文提出低能连续模型研究异质结构莫尔物理，探讨近1/3填充下扭曲双层kagome金属中高阶魔角和拓扑平面带的形成，以及子晶格干涉效应的非主导作用。
2026-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Slave-rotor theory on magic-angle twisted bilayer graphene
利用从转子平均场论研究了魔角扭曲双层石墨烯中的关联电子。由于Wannier轨道的扩展，我们研究了具有自旋谷四重简并的双轨道团簇哈伯德模型，重点研究了中性点以下价带的半填充.该理论预测了多个莫特绝缘体相在分数填充不仅为整数电荷每莫尔{é}网站，它表明，远程电子跳跃高度抑制，因为多电荷激发诱导。此外，Kekul{é}价键序进行了研究，发现扩展的莫特绝缘体相占据一个有限的掺杂区域。邻近莫特绝缘体相，超导圆顶出现凭借自旋谷波动。这项工作提供了一个初步的理解和有趣的现象的相关系统，其新颖的相互作用的模型可能会产生大量的可能性，等待探索。
2020-02-26 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Gate-Defined Josephson Junctions in Magic-Angle Twisted Bilayer Graphene
在过去的两年中，魔角扭曲双层石墨烯已经成为一种独特的多功能实验平台，它将金属，超导，磁性和绝缘相结合在单晶中。特别是能够调整超导状态与栅极电压开辟了有趣的前景，新的设备功能。在这里，我们提出了第一个演示的设备的基础上的两个不同的阶段之间的相互作用，在一个单一的魔角扭曲的双层石墨烯晶体的可调区域。我们静电定义了约瑟夫森结的超导区和绝缘区，并观察了可调谐的直流和交流约瑟夫森效应。我们表明，超导性诱导在不同的电子带，并描述在这些频带的交界处的行为，同时考虑到界面效应。观察到Shapiro台阶，AC约瑟夫森效应的标志，并因此观察到约瑟夫森结的形成。这项工作是迈向器件的第一步，其中单独的栅极定义的相关态连接在单晶纳米结构中。我们设想在超导电子学和量子信息技术中的应用，以及在探索魔角扭曲双层石墨烯的超导态的性质的研究中的应用。
2020-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Multiple Flat Bands and Topological Hofstadter Butterfly in Twisted Bilayer Graphene Close to the Second Magic Angle
二维（2D）范德华（vdW）异质结构中的莫尔超晶格提供了一种设计电子带特性的有效方法。最近在扭曲双层石墨烯（tBLG）中发现了奇异量子相及其相互作用，使这种莫尔系统成为最著名的凝聚态平台之一（1-10）。迄今为止，对tBLG的研究主要集中在第一魔角θm1 ~ 1.1°处最低的两个平坦莫尔带，而对高阶莫尔带和魔角的研究还很少。在这里，我们报告了在tBLG中接近第二魔角θm2 ~ 0.5°的多个孤立的平坦莫尔带的观察结果，如果不考虑电子-选举相互作用，就无法解释。高磁场磁输运测量，我们进一步揭示了一个定性的新的，能量不受约束的霍夫施塔特蝴蝶光谱中，不断扩展的量子化朗道能级间隙跨越所有平凡的带隙。30个相连的霍夫施塔特蝴蝶有力地证明了多个莫尔带的拓扑非平凡纹理。总的来说，我们的工作提供了一个新的视角来理解量子相位tBLG和分形Hofstadter光谱的多个拓扑带。
2020-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Is magic-angle twisted bilayer graphene near a quantum critical point?
利用无偏大尺度量子蒙特卡罗模拟研究了一个扩展的哈伯德模型在荷中性时的量子力学行为.狄拉克费米子的费米速度重整化作为集群电荷相互作用的增加，直到出现质量项和量子相变从狄拉克半金属的价键固体（VBS）绝缘体建立。发现量子临界点属于三维$N=4$ Gross-Neveu手征XY普适性，并得到了高精度的临界指数.相互作用的进一步增强使体系进入两个不同的VBS相，并揭示了它们之间的性质和转变。由于该模型与魔角扭曲双层石墨烯有关，我们的结果可能与材料电荷中性点处的对称性破缺顺序有关，并将其周围广泛的普遍奇怪金属行为与量子临界涨落联系起来。
2019-10-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
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
Geometric inhibition of superflow in single-layer graphene suggests a staggered-flux superconductivity in bilayer and trilayer graphene
本研究通过电子结构计算揭示了单层石墨烯中因键晶格几何阻挫抑制超导性的机制，并发现双层和三层石墨烯在电场下可实现打破时间反演对称性的交错磁通超流，同时提出单向应变可能诱导单层石墨烯超导。
2024-01-08 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
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
Atomistic hartree theory and crystal field of twisted double bilayer graphene near the magic angle
扭曲双层石墨烯（tDBLG）是一种莫尔材料，最近由于在魔角附近观察到相关相位而引起了人们的极大兴趣。我们进行原子Hartree理论计算，研究正常状态下电子-电子相互作用的作用。与扭曲双层石墨烯（tBLG）相比，我们发现这种相互作用不会导致电子能带结构的显著掺杂依赖性变形。然而，在垂直电场存在下，相互作用对电子结构起着重要作用，因为它们屏蔽了外场。最后，我们分析了Hartree势对晶体场的贡献，即内外层的在位能量差。我们发现从Hartree理论得到的在位能量具有相同的符号，但较小的幅度相比，在以前的研究中，在现场的能量是通过拟合紧束缚的结果从头计算密度泛函理论（DFT）能带结构。为了理解这种定量差异，我们分析了从头算Kohn-Sham势从DFT得到的，发现一个微妙的相互作用的电子-电子和电子-离子相互作用决定了现场电位的大小。
2022-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magic Angle Hierarchy in Twisted Graphene Multilayers
当两个石墨烯单层以小的相对扭转角堆叠时，所得到的能带结构在一系列“魔角”处表现出非常平坦的一对能带，其中相关效应可以诱导大量的奇异相。在这里，我们研究了一类具有交替相对扭转角$\pm θ$的$n$ -层状石墨烯的相关模型，这些模型在莫尔K点处表现出与多个狄拉克色散带共存的魔角平坦带。值得注意的是，我们发现，多层系统的哈密顿量可以精确地映射到一组解耦的双层在{ \it不同}的角度，揭示了一个显着的层次结构数学上所有这些魔角TBG的情况。对于三层的情况下（$n = 3$），我们表明，通过乘以双层幻角$\sqrt{2}$的幻角序列，而四层的情况下（$n = 4$）有两个序列的幻角通过乘以双层幻角黄金分割比$φ= (\sqrt{5} + 1)/2 \approx 1.62$和它的逆。我们还表明，对于较大的$n$，我们可以调整的角度，以获得几个窄（几乎平坦）带同时和$n \rightarrow \infty$，有一个连续的魔角$θ\lesssim 2^o$。此外，我们表明，调谐几个完美的平坦带为少数层是可能的，如果不同层之间的耦合是不同的。这里提出的设置可以很容易地通过重复应用“撕裂和堆叠”方法来实现，而不需要任何额外的扭转角的调整，并且具有第一魔角总是大于双层情况的优点。
2019-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magic in twisted transition metal dichalcogenide bilayers
具有扭曲二维结构的长波长莫尔超晶格已经成为强关联电子物理研究的一个高度可调的平台。本文采用第一性原理密度泛函理论、连续介质模型和Hartree-Fock近似相结合的方法，研究了扭曲过渡金属双硫族化合物均质膜中的莫尔带，重点研究了WSe $_2$在小扭曲角下的莫尔带.我们揭示了丰富的物理在小扭曲角$θ<4^\circ$，并确定一个特定的魔角，在该顶部价莫尔带实现几乎完美的平坦度。在这个魔角附近，我们预测实现了一个广义的凯恩-梅勒模型的拓扑平带，相互作用驱动的Haldom绝缘体，和莫特绝缘体在每个莫尔晶胞填充一个孔。平坦色散和魔角附近Berry曲率的均匀性的结合为在分数填充下实现分数量子反常霍尔效应提供了希望。我们还确定了扭转角有利于量子自旋霍尔绝缘体和相互作用诱导的量子反常霍尔绝缘体在其他整数填充。
2021-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Correlated states in magic angle twisted bilayer graphene under the optical conductivity scrutiny
显示平带的莫尔系统已经成为研究相关电子现象的新平台。掺杂魔角扭曲双层石墨烯（TBG）后出现了绝缘态和超导态，并且在电荷中性点（CNP）处存在关联诱导效应，这可能源于自发对称性破缺。我们的理论计算表明，如何光学电导率测量可以区分不同的对称性破缺状态，并揭示相关态的性质。在特定的情况下，100阶，打破了离散的旋转对称的晶格，我们发现，狄拉克锥位移，不仅在动量空间，而且在能量，诱导有限德鲁德重量在CNP。我们还表明，直流电导率各向异性的符号由一个介电阶依赖于晶格弛豫的程度，掺杂和对称性破缺的性质。
2021-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
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
Nematic superconductivity in magic-angle twisted bilayer graphene from atomistic modeling
扭曲的双层石墨烯（TBG）在小的扭曲角度下发展出大的莫尔图案，具有承载超导圆顶的平坦能带。然而，大的系统尺寸和复杂的能带结构阻碍了对超导态的研究。在这里，使用全尺度的原子模型与本地电子相互作用，我们发现在实验相关的温度和以上的高度不均匀的超导状态与原子和莫尔长度尺度上的有序。该态具有局部各向异性的实值d波配对，在整个莫尔图案中有一个绕线矢量，并且是三重简并的。虽然d波对称，超导态有一个完整的能隙，我们联系到一个π相层间耦合。超导向列性在局域态密度中也是可以直接检测的。我们的研究结果表明，原子模型是必不可少的，也非常相似的本地相互作用产生非常不同的超导态TBG和高温铜氧化物超导体。
2022-07-18 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Coexistence of nematic superconductivity and spin density wave in magic-angle twisted bilayer graphene
本研究提出魔角掺杂扭曲双层石墨烯中向列超导可与自旋密度波序共存，通过平均场分析与无规相近似计算验证了纯库仑机制可诱导超导，同时估算出其超导转变温度极低。
2024-03-09 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
