Artificial atoms, Wigner molecules, and emergent Kagome lattice in semiconductor moiré superlattices
提出研究莫尔量子物质的理论框架，精确处理莫尔原子内相互作用，发现在填充因子$n=3$时形成维格纳分子并构成涌现的笼目晶格，揭示了动能与相互作用能的普适长度尺度交织产生的丰富相图。
2023-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Moiré quantum chemistry: charge transfer in transition metal dichalcogenide superlattices
过渡金属二硫属化物（TMD）双层膜是近年来发展起来的一种用于研究和设计相关电子物理的可调谐莫尔系统。在这项工作中，通过结合大规模的第一性原理计算和连续介质模型方法，我们提供了一个电子结构理论，映射到双原子晶体的阳离子和阴离子的长周期异质双层TMD超晶格。我们发现，莫尔势和库仑相互作用之间的相互作用导致填充依赖的电荷转移之间的MM和MX区域相距几纳米。我们表明，在最近的实验中发现在半填充的绝缘状态WSe $_2$ /WS $_2$是一个电荷转移绝缘体，而不是莫特-哈伯德绝缘体。我们的工作揭示了摩尔量子化学中简单性的丰富性。
2020-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Tunnel junctions with moiré superlattice as barrier
近年来，莫尔超晶格由于其独特的莫特绝缘体和非常规超导性而引起了人们的广泛关注。这些现象与层间耦合的物理机制密切相关。然而，迄今为止，还没有一个理论能够完全解释莫尔超晶格层间电导的实验结果。为了解决这一问题，应充分考虑莫尔超晶格的本质特征--周期的叠加性和相应的相干性。因此，引入光学方法研究云纹超晶格是十分必要的。在这里，我们发展了一个理论的莫尔超晶格，这是建立在传统的光学散射理论。该理论可以用统一的机理解释实验中观察到的层间电导的峰值和不断下降的本底。结果表明，层间电导的下降背景是由于界面势的增加，而峰值的产生是由于界面势的散射共振。本文的工作对于理解叠栅超晶格的层间耦合具有重要意义，并为叠栅超晶格的应用提供了坚实的理论基础。
2021-03-07 cond-mat.mes-hall
Measurements of Correlated Insulator Gaps in a Transition Metal Dichalcogenide Moiré Superlattice
本研究利用微波阻抗显微术并借助石墨烯 Landau 量子化，直接测量双栅 WS2/WSe2 莫尔双层中多种关联绝缘态的热力学能隙，发现其对外加电场不敏感。
2023-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Switchable moiré potentials in ferroelectric WTe2/WSe2 superlattices
莫尔材料，具有原子长度尺度的许多倍的超晶格周期性，使得研究具有前所未有的可调谐性的强电子相关性和能带拓扑成为可能。然而，到目前为止，还没有实现可以允许超晶格效应的按需切换的莫尔电位的非易失性控制。在这里，我们证明了相关和莫尔带绝缘状态的开关和相关的非线性异常霍尔效应的铁电效应。这是实现在一个铁电WTe 2双层的Td结构与一个中心矩形莫尔超晶格的H结构的WSe 2单层界面诱导。结果可以理解为两个WTe 2单层之间的极化相关电荷转移，这两个单层具有非常不同的莫尔电位深度;铁电开关因此打开/关闭超晶格。我们的研究表明，通过将固有的波纹破坏顺序，创造新的功能莫尔材料的潜力。
2022-09-13 cond-mat.mes-hall
Chiral Phonons in Moiré Superlattices
我们在莫尔超晶格的最低能带发现了手征声子。我们发现的莫尔手征声子是堆积畴的集体激发。它们的起源是唯一归因于堆叠配置的层间结合能打破了$C_{2z}$对称性的莫尔长度尺度。在弹性理论中，我们使用一般的对称性分析，以提供一个完整的分类的范德瓦尔斯异质结构在托管莫尔手征声子，并显示计算扭曲的MoS $_2$作为一个例子。我们提出了一个低能量有效的模型来定性地理解莫尔手征声子，并表明它捕获的基本物理非常好。我们的结果可能开辟了新的可能性，在声子双电子学的莫尔手征声子具有高的可调谐性，莫尔尺度波长，激发能只有几meV，并可能被机械激发。
2021-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Bichromatic Moiré Superlattices for Tunable Quadrupolar Trions and Correlated States
在非对称WSe$_2$/WS$_2$/WSe$_2$异质三层中实现双色Moiré超晶格，通过杂化Moiré势产生偶极矩消失的四极子Moiré trions，并利用面外电场调控激子与电子关联态转变，为量子光操控提供可重构平台。
2025-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Observation of Moiré Excitons in WSe2/WS2 Heterostructure Superlattices
莫尔超晶格提供了一个强大的工具，工程师在二维（2D）异质结构，其中原子薄层之间的相互作用定性地改变超晶格的电子能带结构的新的量子现象。例如，迷你狄拉克点，可调莫特绝缘体状态，和霍夫斯塔德蝴蝶可以出现在不同类型的石墨烯/氮化硼莫尔超晶格中，而相关的绝缘状态和超导性已经在扭曲的双层石墨烯莫尔超晶格中报道。除了对单粒子态的显著影响外，最近预测莫尔超晶格还具有新颖的激发态，如莫尔激子带。在这里，我们报告的莫尔超晶格激子状态的第一次观察近对齐WSe 2/WS 2异质结构。这些莫尔激子态在吸收光谱中表现为围绕原始WSe 2 A激子共振的多个出射峰，并且它们表现出与WSe 2单层和大扭曲角WSe 2/WS 2异质结构中的A激子明显不同的栅极依赖性。所观察到的现象可以用一个理论模型来描述，其中周期性莫尔势比激子动能强得多，并产生多个平坦的激子微带。莫尔激子带为探索和控制过渡金属二硫属化物中的拓扑激子和关联激子哈伯德模型等新的物质激发态提供了一个有吸引力的平台。
2018-12-24 cond-mat.mes-hall
Tunable Luttinger liquid and correlated insulating states in one-dimensional moiré superlattices
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Sichuan University（四川大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）；Institute of System Engineering（系统工程研究所）；Zhejiang University（浙江大学）；Nanjing University（南京大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
针对一维莫尔超晶格研究不足、半填充卢廷格液体相关理论预测难观测的问题，本研究制备hBN衬底碳纳米管一维莫尔超晶格，通过电输运测量观测到关联绝缘态与强关联特征的T线性电导，实现了宽填充区间可调卢廷格液体研究。
2025-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Seeing moiré superlattices
由于原子结构和电子关联的相互作用，在范德华异质结构中的莫尔超晶格中出现了许多电子现象。由于缺乏一种简单的方法来表征莫尔超晶格，阻碍了该领域的进展。在这项工作中，我们概述了一个简单的，室温下，环境的方法来可视化真实空间莫尔超晶格与子5 nm的空间分辨率在各种扭曲的vdW异质结构，包括但不限于导电石墨烯，绝缘氮化硼和半导体过渡金属二硫属化物。我们的方法利用piezoresponse力显微镜，原子力显微镜模态，局部测量机电表面变形。我们发现，所有的莫尔超晶格，无论是否组成层具有反转对称性，表现出机械响应面外电场。该响应与挠曲电性紧密相关，其中电极化的强度和机电响应通过存在于莫尔超晶格内的应变梯度而引起。因此，二维材料的莫尔超晶格代表了非极性背景矩阵中极化畴壁的互连网络。
2019-12-16 cond-mat.mes-hall
Strain-dependent structural and electronic reconstructions in long-wavelength WS$_{2}$ moiré superlattices
在叠层过渡金属二硫属化物（TMD）的长波莫尔超晶格中，结构重构普遍发生，这已被报道显著影响其电子性质。然而，晶格重构和电子性质的改变之间的相互作用，以及它们对重构的TMD莫尔超晶格中的外部扰动的进一步响应仍然缺乏完整的微观理解。本文利用扫描隧道显微镜（STM）和扫描隧道光谱（STS）结合第一性原理计算，在纳米尺度上研究了长波长H型WS $_{2}$莫尔超晶格的应变相关结构重构及其相关电子重构.我们观察到，长波长WS $_{2}$莫尔超晶格经历强烈的原子重构转变为螺旋位错的六边形阵列分离大尺寸的H堆叠域。在我们的实验中，莫尔超晶格的几何形状和莫尔波长都被外部层内异质应变显著地调谐。值得注意的是，STS测量进一步表明，在该系统中，导带中的K点的位置被应变诱导的晶格变形在纳米尺度上敏感地调制，最大能量位移高达300 meV。我们的研究结果强调，层内应变起着至关重要的作用，在决定结构和电子性质的TMD云纹超晶格。
2022-03-25 cond-mat.mes-hall
New generation of moiré superlattices in doubly aligned hBN/graphene/hBN heterostructures
二维晶格的特定旋转排列导致具有比原始晶格更大的周期的莫尔超晶格，并且允许设计这种材料的电子能带结构。到目前为止，已经报道了石墨烯/hBN和石墨烯/石墨烯系统的这种超晶格的输运特征。在这里，我们报告了在完全hBN封装的石墨烯中的莫尔超晶格，其中顶部和底部hBN都与石墨烯对齐。在石墨烯中，两种不同的莫尔超晶格分别与顶部和底部hBN形成。两个超晶格的叠加可以导致第三个超晶格，其周期大于石墨烯/hBN系统中的最大周期（14 nm），我们在一个简单的模型中解释了这一点。这种新型的能带结构工程允许人们在二维材料中人为地创建更宽的电子特性谱。
2018-12-25 cond-mat.mes-hall
Fabry-Pérot resonances in a graphene/hBN Moiré superlattice
虽然Fabry-Pérot共振和Moiré超晶格在六方氮化硼（hBN）上的石墨烯中得到了深入研究，但这两种效应尚未讨论它们的共存。在这里，我们研究的FP振荡的弹道pnp结的存在和不存在的莫尔超晶格。首先，我们解决的FP共振的可见性上的约束势的平滑度的效果，并仔细映射的FP腔的大小的演变作为密度的函数，在没有超晶格的情况下，腔的内部和外部的腔，当腔是由定期pn结绑定。使用具有莫尔超晶格的样品，我们接下来表明FP腔也可以由模拟pn结的界面形成，但由于超晶格而通过卫星狄拉克点定义。我们仔细分析了FP共振，这可以提供洞察由于超晶格的带重建。
2017-01-31 cond-mat.mes-hall
Nanoscale Conductivity Imaging of Correlated Electronic States in WSe2/WS2 Moiré Superlattices
我们报道了利用微波阻抗显微镜对角取向WSe 2/WS 2异质结构中相关电子态的纳米电导成像。非接触式微波探头使我们能够观察到莫特绝缘状态与一个孔每个莫尔单位细胞，持续温度高达150 K，与其他表征技术一致。此外，我们确定第一次莫特绝缘状态在一个电子每个莫尔晶胞。在异质双层区域中直接可视化了相关态的明显不均匀性，这表明莫尔超晶格势或静电掺杂中存在局部紊乱。我们的工作提供了重要的见解二维莫尔系统下降到微观水平。
2020-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Excitonic and valleytronic signatures of correlated states at fractional fillings of a moiré superlattice
莫尔超晶格是实现强关联量子现象的极好平台，例如Mott绝缘和超导。特别是，最近的研究揭示了条纹相和广义维格纳晶体在摩尔超晶格的分数填充。但是这些实验并没有关注电子结晶对超晶格的激子和谷电子性质的影响。在这里，我们报告激子和valleyelectronic签名的相关状态在分数填充的WSe $_2$ /WS $_2$莫尔超晶格。在填充因子$ν$ = 1/3和2/3时，我们观察到三个层内莫尔激子的反射光谱调制。我们还观察到在大约十几个分数填充因子下的层间三价离子的发光光谱调制，包括$ν$ = -3/2，1/4，1/3，2/5，2/3，6/7，5/3。此外，在某些填充分数下，层间trions的谷极化被显著抑制。这些结果表明，一个新的制度的光-物质相互作用，其中电子结晶显着调制的吸收，发射，和谷动态的激子态的莫尔超晶格。
2020-11-27 cond-mat.mes-hall
Spin-polarized transport properties in magnetic moiré superlattices
本研究通过CrI_3/BAs莫尔超晶格中的磁邻近效应实现自旋极化输运，在小扭转角下获得自旋分辨微带及100%净自旋极化，并可用垂直电场调控，为磁性莫尔超晶格的自旋功能应用提供途径。
2023-12-14 cond-mat.mes-hall
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
Interferences of electrostatic moiré potentials and bichromatic superlattices of electrons and excitons in transition metal dichalcogenides
近年来的实验研究表明，过渡金属二硫属化物（TMD）中电子和激子云纹超晶格在量子多体模拟和量子光学应用中具有巨大的潜力。在这里，我们揭示了在TMDs异质结构的莫尔电位景观有一个静电起源的自发电荷转移的异质界面依赖于原子注册表。这允许通过来自多层中独立可配置的异质界面的莫尔势的干涉来工程化可调谐的多色超晶格。我们展示了MX2/M 'X'2/MX2三层膜中谷电子、空穴和层间三离子的双色莫尔势的例子，这些三层膜可以从多轨道周期性超晶格应变切换到准周期性无序景观。三层莫尔条纹还拥有两个独立配置的中性激子三角形超晶格，具有相反的电偶极子。这些发现极大地丰富了TMDs云纹作为量子模拟平台的通用性和可控性。
2020-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nematicity with a twist: rotational symmetry breaking in a moiré superlattice
受扭曲双层石墨烯（TBG）中有序排列的最新报道的启发，我们研究了三角形莫尔超晶格自由度对向列性的影响。在TBG中，序参量不是像四元晶体那样的伊辛型，而是具有与莫尔超晶格的三重旋转对称性（$C_{3z}$）相关的三态Potts特征。我们发现，即使在静态应变的存在下，明确打破了$C_{3z}$对称性，系统仍然可以进行向列型触发器相变，自发地打破面内的双重旋转。此外，弹性波动，表现为声学声子，介导的nemato-orbital耦合，绑定的方向的指向矢的某些软方向在动量空间，使Potts-Potts-transition平均场和一阶。与刚性晶体的情况相反，在莫尔超晶格的情况下，与这些软方向相关的费米表面热点最大程度地耦合到低能的涨落。
2019-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Stripe phases in WSe2/WS2 moiré superlattices
条纹相，其中电荷密度的旋转对称性自发破缺，发生在许多强关联系统与竞争的相互作用。一个代表性的例子是氧化铜超导体，其中条纹顺序被认为与高温超导机制有关。然而，由于这些材料的复杂性和有限的可调谐性，识别和研究传统强相关系统中的条纹相位是具有挑战性的。在这里，我们发现条纹相WSe 2/WS 2莫尔超晶格连续栅极可调的电荷密度相结合的光学各向异性和电子压缩性测量。我们发现强的电子各向异性在一个大的掺杂范围内达到峰值在1/2填充的莫尔超晶格。1/2态是不可压缩的，并被分配到（绝缘）条纹晶体相。在35 K附近，它可以被热涨落连续熔化.通过宽场成像揭示的畴结构显示出沿着莫尔超晶格的高对称轴的优先排列。远离1/2填充，我们观察到额外的条纹晶体在相称的填充1/4，2/5和3/5。各向异性也延伸到可压缩制度的系统在不相称的填充，表明电子液晶状态的存在。所观察到的填充相关的条纹相符合理论相图的扩展哈伯德模型上的三角形晶格在平坦的带限。我们的研究结果表明，二维半导体莫尔超晶格是一个高度可调的平台，研究条纹相及其与其他对称性破缺基态的相互作用。
2020-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Weak localization on moiré superlattice in twisted double bilayer graphene
由扭曲堆积产生的莫尔超晶格具有多种物理性质。这些物理性质依赖于扭曲角，因此研究扭曲角依赖性对于深入理解莫尔超晶格中的物理现象是重要的。本文研究了扭曲双层石墨烯中弱局域化引起的负磁电阻随扭曲角的变化。谷间散射时间与谷内散射时间的比率，使用双层石墨烯的WL公式估计，倾向于随着扭转角的增加而减小。这一特点定性地解释了增强谷间散射由于谷间距离的减少在莫尔布里渊区（BZ）的TDBG。这表明，对于具有重构BZ的莫尔超晶格，TDBG中的WL发生。
2022-06-16 cond-mat.mes-hall
Charge-order-enhanced capacitance in semiconductor moiré superlattices
范德瓦耳斯莫尔材料已经成为研究电子相关现象的高度可控平台。特别是，最近已经发现了强大的相关绝缘状态的半导体莫尔系统的整数和分数填充因子。在这里，我们揭示了这些状态的热力学性质，通过测量MoSe 2/WS 2莫尔超晶格的栅极电容。我们观察到一系列的不可压缩状态的填充因子0 - 8和巨大的电容（近60%以上的设备的几何电容）在干预可压缩区域。在小填充因子、低于电荷有序态的熔化温度和小的样品-栅极间隔下，非常大的电容最明显。它是电子之间的库仑相互作用和电荷有序态的相位混合的表现。我们进一步提取了相关绝缘态的热力学能隙和电容器件的熵。结果不仅建立了电容作为一个强大的探针的相关状态在半导体莫尔系统，但也表明控制扩展库仑相互作用在这些材料通过样品栅极耦合。
2021-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
A Numerical Perspective on Moiré Superlattices: From Single-Particle Properties to Many-Body Physics
ShanghaiTech University（上海科技大学）；Liaoning Academy of Materials（辽宁省材料研究院）
本文提出了一种研究莫尔超晶格中强相关和拓扑相的理论工作流程，结合多种数值方法，揭示了单粒子性质到多体物理的关联。
2025-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spectroscopy Signatures of Electron Correlations in a Trilayer Graphene/hBN Moiré Superlattice
ABC堆叠的三层石墨烯/hBN莫尔超晶格（TLG/hBN）已经成为相关电子物理的一个领域。我们报告光谱测量的双门TLG/hBN使用傅立叶变换红外光电流光谱。我们观察到一个强烈的光学之间的过渡莫尔迷你带不断缩小的带隙是通过门控打开，表明单粒子带宽的减少。在半填充的价平带，一个宽的吸收峰出现在~18 meV，表明直接光激发新兴的莫特间隙。类似的光电流谱观察到在其他两个相关的绝缘状态在四分之一和半填充的第一导带。我们的研究结果提供了哈伯德模型的关键参数的理解TLG/hBN的电子相关。
2022-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Imaging local discharge cascades for correlated electrons in WS2/WSe2 moiré superlattices
过渡金属二硫属化物（TMD）云纹异质结构为探索扩展的Hubbard模型1提供了一个理想的平台，其中长程库仑相互作用在确定强关联电子态中起着关键作用。这导致了实验观察莫特绝缘体状态在半填充2 -4以及各种扩展维格纳晶体状态在不同的分数fillings 5 -9。然而，对这些新兴量子相的微观理解仍然缺乏。在这里，我们描述了一种新的扫描隧道显微镜（STM）技术的局部传感和操纵的相关电子在一个门控WS 2/WSe 2莫尔超晶格，使实验提取的基本扩展哈伯德模型参数。我们证明，可以通过它们对STM隧穿电流的影响来成像局部莫尔站点的电荷状态，类似于单电子晶体管中的电荷传感机制。除了成像，我们还能够操纵相关电子的电荷状态。在莫尔超晶格中的相关电子的放电级联局部诱导的斜坡的STM偏置，从而使最近邻库仑相互作用（UNN）的估计。莫尔电子电荷状态的2D映射也使我们能够确定不同莫尔站点的现场能量波动。我们的技术应该是广泛适用于许多半导体莫尔系统，提供了一个强大的新工具，微观表征和控制的强关联态莫尔超晶格。
2021-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Moiré phonons in graphene/hexagonal boron nitride moiré superlattice
采用连续介质模型对石墨烯/六方氮化硼莫尔超晶格的面内声学声子进行了理论研究。我们证明了各层的原始声子带被强烈杂化并重构为由色散带和平坦带组成的莫尔声子带。声子能带结构可以有效地描述了一个弹簧-质量网络模型来模拟莫尔畴壁的运动，其中的平带模式被解释为独立的，解耦的字符串的振动。我们还发现，由于hBN的反转对称性破缺，莫尔声子具有角动量，高振幅集中在窄隙区附近。最后，我们将同样的方法应用于扭曲双层石墨烯，我们发现G/hBN和TBG中平带模式的起源之间存在显着差异，反映了不同的几何结构域图案。
2023-03-02 cond-mat.mes-hall
Quantum anomalous Hall crystal at fractional filling of moiré superlattices
本研究预测分数填充莫尔超晶格中存在铁磁、电荷有序与拓扑交织的量子反常霍尔晶态，其量子化整数霍尔电导异于常规预期，且tMoTe₂双层在大扭转角半填充时该相稳定。
2024-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable Interlayer Charge-transfer States in MoSe$_2$/WS$_2$ Moiré Superlattices
University of California at Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）
研究通过第一性原理计算和光学反射光谱，揭示了MoSe₂/WS₂莫尔超晶格中层间电荷转移态的可调谐特性及关联电荷有序态的形成。
2026-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Imaging moiré flat bands in 3D reconstructed WSe2/WS2 superlattices
过渡金属二硫属化物（TMD）异质结构中的莫尔超晶格可以由于窄莫尔平带和强长程库仑相互作用的相互作用而具有新颖的相关量子现象1 -5。然而，原子重构的莫尔超晶格和由此产生的平带的微观知识仍然缺乏，这对于相关莫尔现象的基本理解和控制至关重要。在这里，我们定量研究了三维（3D）重建的WSe 2/WS 2莫尔超晶格的莫尔平带通过比较高质量的剥离TMD异质结构器件的扫描隧道光谱（STS）和从头计算模拟的TMD莫尔超晶格。在我们的WSe 2/WS 2云纹异质结构中，确定了一个强大的三维屈曲重建伴随着大的面内应变再分布。STS成像表明，这导致在异质结构的价带边缘处的非常窄且高度局部化的K点莫尔平坦带。在不同的能量下观察到一系列莫尔平带，它们表现出不同程度的局部化。我们的观察结果与以前的简化理论模型相矛盾，但与从头算模拟完全捕获3D结构重建定量一致。在这里，应变重新分布和3D屈曲控制有效莫尔势，并在布里渊区K点处产生莫尔平带。
2020-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Massive Dirac fermions in moiré superlattices: a route towards topological flat minibands
我们展示了一个通用的机制，实现拓扑平坦的迷你带，通过限制大量狄拉克费米子在一个周期性的莫尔势，这可以实现在一个异质双层过渡金属二硫属化物。我们发现，拓扑相位可以保护的对称性的莫尔势和生存任意大的狄拉克带隙。我们以MoTe $_2$ /WSe $_2$异质双层膜为例，发现拓扑相可以由垂直电场驱动。通过将库仑相互作用投影到拓扑胖能带上，我们确定了半填充时的关联Chern绝缘体和全填充时的量子谷自旋Hall绝缘体，这解释了实验中在MoTe $_2$ /WSe $_2$中观察到的拓扑态.我们的工作阐明了Dirac结构对拓扑微带的重要性，并揭示了设计拓扑莫尔材料的一般策略。
2022-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Strong interlayer coupling and stable topological flat bands in twisted bilayer photonic Moire superlattices
本研究提出基于介质谐振器准原子的光子莫尔超晶格，实现大扭转角下具非平凡拓扑的强耦合平带，验证了对称保护的边缘及角拓扑模式，拓展了光子莫尔体系的拓扑相研究范围。
2023-05-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Abundance of correlated insulating states at fractional fillings of WSe$_{2}$/WS$_{2}$ moiré superlattices
在物理学中，晶格上具有竞争性长程相互作用的量子粒子无处不在。过渡金属氧化物、层状分子晶体和捕获离子阵列是许多例子中的几个。在强相互作用体系中，这些系统经常表现出丰富多样的量子多体基态，这对理论提出了挑战。过渡金属二硫属化物云纹异质结构的出现为研究长程电子关联提供了一个高度可控的平台。在这里，我们报告了近二十打的相关绝缘状态的观察在分数填充的WSe $_{2}$ /WS $_{2}$莫尔异质结构。这一发现是通过一种新的光学传感技术实现的，该技术是建立在对单层半导体WSe $_{2}$中激子激发态的介电环境的敏感性上的。绝缘态的级联表现出一种能量有序性，这种有序性关于每个超晶格位置的半个电子（或空穴）的填充因子几乎是对称的。我们提出了一系列的电荷有序状态在相称的填充分数，范围从广义维格纳晶体的电荷密度波。我们的研究为利用莫尔超晶格模拟大量的量子多体问题奠定了基础，这些问题由二维t-V模型或具有长程电荷-电荷和交换相互作用的自旋模型描述。
2020-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Emergence of Tertiary Dirac Points in Graphene Moiré Superlattices
结晶固体的电子结构主要由其晶格结构决定。范德瓦尔斯固体的最新进展，具有二维（2D）原子膜受控堆叠的人工晶体，已经能够创造具有新电子结构的材料。特别地，将石墨烯堆叠在六方氮化硼（hBN）上引入了莫尔超晶格，其从根本上改变了石墨烯的能带结构并产生次级狄拉克点（SDP）。在这里，我们发现在hBN上石墨烯中形成莫尔超晶格产生了新的，意想不到的结果：出现了一组第三狄拉克点（TDP），当样品受到外部磁场时，会产生额外的朗道能级。我们的观察暗示了在适当的载流子掺杂和磁场下，在莫尔超晶格顶部形成了隐藏的凯库勒超结构。
2017-02-10 cond-mat.mes-hall
Tunable ferromagnetism at non-integer filling of a moiré superlattice
魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）和ABC-三层石墨烯与六方氮化硼（ABC-TLG/hBN）排列的莫尔超晶格产生的平带已被证明会引起有趣的相关电子现象，如相关绝缘体和超导性。最近，在这类以n 0的整数倍为中心的层状结构中发现了与相关陈氏绝缘体相关的轨道磁性，n 0的密度对应于每个莫尔超晶格晶胞中的一个电子。本文报道了ABC-TLG/hBN莫尔超晶格中平坦Chern带分数填充时的铁磁性实验观察。铁磁状态具有突出的铁磁磁滞行为与大的异常霍尔电阻率在一个广泛的区域的密度，集中在价迷你带在n = -2.3 n 0。这种铁磁性非常敏感地依赖于莫尔系统中的控制参数：不仅可以通过调整载流子密度和位移场来调制异常霍尔信号的幅度，还可以调制滞后铁磁响应的符号。我们在非整数填充的莫尔陈氏带中发现了电可调铁磁性，这突出了在莫尔异质结构中探索新的相关铁磁态的机会。
2020-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Luminescence anomaly of dipolar valley excitons in homobilayer semiconductor moiré superlattices
在扭曲的同质双层过渡金属二硫属化物中，层内和层间谷激子与在莫尔条纹中空间变化的层配置杂交。基态谷激子被捕获在具有相反电偶极子的两个高对称点处的莫尔超晶胞中，形成最近邻偶极吸引的蜂窝超晶格。我们发现，层配置的空间纹理的结果在莫尔陷阱激子的发光异常，其中微小的位移的相互作用显着增加亮度和改变偏振从圆形到线性。在完全填充时，辐射复合主要发生在激子超晶格的边缘和空位处。这种异常也表现在小星系团的级联发射中，产生了偏振纠缠光子链。层间偏置可以将超晶格转换为仅具有排斥相互作用的单轨道三角晶格，其中发光异常可以用来区分分数填充时的有序状态和畴边界。
2021-04-16 cond-mat.mes-hall
Optimized Fabrication Procedure for High-Quality Graphene-based Moiré Superlattice Devices
本文提出一种基于改进干法转移的优化制备流程，通过精确控制位置、角度和温度并结合严格筛选与激光烧蚀，解决了石墨烯莫尔超晶格器件中扭转角不均匀和异质应变等难题，实现了高均匀性器件。
2025-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically tunable stacking domains and ferroelectricity in moiré superlattices
叠层畴是由于层间范德华力和层内弹性力的竞争而在叠层超晶格中形成的，它可以被认为是由于无中心对称双层膜中的局部自发极化而形成的极性畴。我们提出了一个理论模型，它捕捉到的影响，施加电场上的域结构。自发极化和场的耦合导致畴的不均匀弛豫，在非零场下超晶格中出现净极化，这对莫尔周期很敏感。我们表明，介电响应的字段减少堆叠能量，并导致在所有双层软域。然后，我们讨论了最近的铁电性的背景下，我们的模型。
2021-11-15 cond-mat.mes-hall
Engineering Miniband Topology via Band-Folding in Moiré Superlattice Materials
本文提出由莫尔超晶格势的能带折叠诱导能带反转，以工程化拓扑微带，并通过Rashba与BHZ模型构建相图及推广理论。
2024-05-21 cond-mat.mes-hall
Twistronics and moiré superlattice physics in 2D transition metal dichalcogenides
本文综述了二维TMDs莫尔超晶格的基本性质，并重点介绍了其在光学、拓扑及关联现象等前沿研究中的重大突破。
2025-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A moiré superlattice on the surface of a topological insulator
扭曲范德华异质结诱导关联多体态提供了一种新的调谐机制在固体物理。在这项工作中，我们从理论上研究了三维拓扑绝缘体表面狄拉克锥在超晶格势作用下的命运。使用图解微扰理论，晶格模型模拟，从头计算的组合，我们阐明了独特的方面扭曲一个单一的狄拉克锥与诱导莫尔电位和重建的表面能带结构的散装拓扑结构的作用。我们报告了一个戏剧性的表面狄拉克锥速度重整化，以及证明了孤立的迷你带形成的拓扑障碍。由于体积的拓扑性质，表面带隙不能打开;相反，出现了额外的卫星狄拉克锥，它可以是高度各向异性的，并且非常平坦。我们讨论了我们的研究结果对未来实验的影响。
2020-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Kekulé Moiré Superlattices
范德瓦耳斯材料叠层的莫尔超晶格在凝聚态物理和材料科学领域提供了一个令人兴奋的舞台。通常，这些莫尔超晶格由具有相同或相似结构的材料组成，并且长莫尔周期由小的扭转角或晶格失配引起。在本文中，我们讨论了长的莫尔周期出现在一个新的莫尔系统中，通过堆叠两个不同的范德华层与大的晶格失配，导致莫尔带之间的耦合从远程谷在动量空间。在该系统中，第一层使用类似于石墨烯中的凯库勒畸变的$\sqrt{3}$乘$\sqrt{3}$超晶胞重构，并且这种重构变得与第二层几乎相称。这种凯库勒莫尔超晶格在过渡金属二硫属化物和金属磷三硫属化物的异质结构中实现，例如MoTe $_2$ /MnPSe $_3$。通过第一性原理计算，我们证明了反铁磁MnPSe $_3$强烈耦合的MoTe $_2$，否则退化Kramers'谷，导致谷赝自旋纹理依赖于Néel矢量方向，堆叠几何形状，和外部场。在每个云纹超胞有一个空穴的情况下，我们预测该系统可以成为一个陈氏绝缘体，其拓扑结构可以通过外场来调节。
2023-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological charge density waves at half-integer filling of a moiré superlattice
在部分填充的平带，强的电子相互作用可能有利于间隙状态窝藏紧急拓扑与量子化霍尔电导率。在部分填充的朗道能级和霍夫施塔特能带中已经发现了涌现的拓扑态;在这两种情况下，都需要一个大的磁场来设计下面的平带。最近在窄带莫尔系统中观察到量子反常霍尔效应（QAH），理论预言这种相位甚至可以在零磁场下实现。在这里，我们报告的实验观察的绝缘体陈数$C=1$在零磁场极限在$ν=3/2$和$7/2$填充的莫尔超晶格单胞在扭曲的单层-双层石墨烯（tMBG）。我们在$ν$的半整数值处对陈氏绝缘体的观察表明，除了自旋和谷铁磁性之外，超晶格晶胞还具有自发加倍。Hartree-Fock计算证实了这一点，该计算在底层$C=2$能带的半填充处发现了拓扑电荷密度波基态，其中Berry曲率在占据态和未占据态之间均匀分配。我们发现平移对称破缺序参量均匀分布在整个折叠超晶格布里渊区，表明系统处于平带、强关联极限。我们的研究结果表明，量子几何和库仑相互作用的相互作用在莫尔带允许拓扑相位在分数超晶格填充自发地打破时间反演对称性，在追求零磁场相位窝藏分数统计作为元激发或绑定到晶格位错的先决条件。
2021-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Optical detection of Mott and generalized Wigner crystal states in WSe2/WS2 moiré superlattices
莫尔超晶格正在成为一种新的途径，用于在二维范德华异质结构中设计强相关电子态，最近在魔角扭曲双层石墨烯和ABC三层石墨烯/氮化硼莫尔超晶格中的相关绝缘和超导态中得到了证明。过渡金属二硫属化物（TMDC）莫尔异质结构提供了另一个令人兴奋的模型系统，以探索相关的量子现象，增加了强的光-物质相互作用和大的自旋-轨道耦合。在这里，我们报告的光学检测的强关联相的半导体WSe 2/WS 2莫尔超晶格。我们灵敏的光学检测技术揭示了一个莫特绝缘体状态在每个超晶格位置的一个孔（ν = 1），和令人惊讶的绝缘相在分数填充因子ν = 1/3和2/3，我们分配给广义维格纳结晶的基础晶格。此外，TMDC异质结构独特的自旋谷光学选择规则使我们能够在莫特绝缘体中光学地产生和研究低能自旋激发态。我们揭示了一个特别慢的自旋弛豫寿命为许多微秒的莫特绝缘状态，订单的数量级长于电荷激发。我们的研究突出了新的相关物理学，可以出现在超越石墨烯的莫尔超晶格中。
2019-10-20 cond-mat.mes-hall
Trigonal Quasicrystalline States in $30^\circ$ Rotated Double Moiré Superlattices
我们研究了双莫尔超晶格的晶格构型和电子结构，该超晶格由石墨烯层和另外两层以使得两个六边形莫尔图案以十二方准晶构型排列的方式封装而成。我们表明，有0和4之间的这种配置取决于石墨烯和封装层之间的晶格失配。然后，我们揭示了共振相互作用，这是不同于传统的2-，3-，4-波混合的莫尔超晶格，汇集在一起，并杂交12个退化布洛赫态的单层石墨烯。由于波矢的对称性，这些态不完全满足十二方准晶的旋转对称性。相反，它们的波函数在更接近石墨烯的电荷中性点的能量下表现出缺乏反转对称性的三角准晶有序。
2021-02-25 cond-mat.mes-hall
Tunable high-Chern-number Chern insulators in rhombohedral tetralayer graphene/hBN moiré superlattices
State Key Laboratory of Micro-nano Engineering Science, Tsung-Dao Lee lnstitute & School of Physics and Astronomy, Key Laboratory of Artificial Structures and Quantum Control (Ministry of Education), Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学微纳电子工程科学国家重点实验室、李政道研究所及物理与天文学院人工结构与量子控制教育部重点实验室）；Department of Physics, City University of Hong Kong（香港城市大学物理系）；Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science（国家材料研究所电子与光学材料研究中心）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（国家材料研究所材料纳米结构研究中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究中心）；Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area (Guangdong)（粤港澳大湾区量子科学中心（广东））；Department of Physics, Southern University of Science and Technology（南方科技大学物理系）；Department of Physics, Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学物理系）
研究通过调节扭角和对齐方向，发现多种高陈数陈绝缘体，包括陈数为-4和±3、±2、±1的绝缘态，展示了莫尔超晶格中拓扑结构的多样性。
2026-04-29 cond-mat.mes-hall
Highly tunable moiré superlattice potentials in twisted hexagonal boron nitrides
本研究展示了扭转六方氮化硼莫尔超晶格平台，通过KPFM可视化铁电畴，实现高度可调的势强度、多级极化及激光原位操控，为可编程量子材料奠定基础。
2024-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Hexagonal boron nitride/bilayer graphene moiré superlattices in the Dirac-material family: energy-band engineering and carrier doping by dual gating
本文综述hBN/BLG莫尔超晶格的制备与输运，揭示其无电场下CNP能隙、可调能带拓扑及范霍夫奇异性，并通过双栅实现能带工程，展现物理普适性与多样性。
2025-09-26 cond-mat.mes-hall
Optical read-out of Coulomb staircases in a moiré superlattice via trapped interlayer trions
具有超晶格势的莫尔图案可以通过垂直堆叠具有相对扭曲或晶格常数失配的两层材料来形成。莫尔超晶格可以产生平带，导致新的相关绝缘，超导和拓扑状态。在石墨烯和过渡金属二硫属化物（TMD）的系统中观察到了强的电子相关性，可通过分数填充来调节。此外，在基于TMD的系统中，莫尔势景观可以在特定的原子登记处捕获层间激子（IX）。在这里，我们报告说，空间隔离的捕获IX在钼二硒化/钨二硒化异质双层器件提供了一个敏感的光学探针的载体填充在他们的直接环境。通过映射单个被捕获IX的空间位置，我们能够在莫尔晶格充满多余载流子时光谱跟踪发射器。在初始掺杂的异质双层，中性捕获的IX形成带电的IX（IX trions）均匀的结合能约7毫电子伏。在进一步掺杂时，空的超晶格位点依次填充，产生库仑阶梯：由于与最近相邻的摩尔位点处的载流子的库仑相互作用，IX三电子发射能量的逐步变化。这种非侵入性的，高度局部的技术可以补充传输和非局部光学传感技术，以测量库仑相互作用能，可视化电荷相关态，或探测莫尔超晶格中的局部无序。
2021-07-29 cond-mat.mes-hall
Observation of Higher-Order Topological States in Acoustic Twisted Moiré Superlattice
扭曲莫尔超晶格（TMS）是具有奇异物理特性的迷人材料。尽管对电子、光子和声子的TMS进行了大量的研究，但从未见过TMS能够呈现出更高阶的能带拓扑。在这里，我们报告的声学TMS高阶拓扑状态的实验观察。通过在耦合声谐振器的双层蜂窝晶格中引入莫尔扭曲，我们发现了一个具有设计的层间耦合的制度，其中出现了具有高阶拓扑结构的相当大的带隙。这种高阶拓扑相位拥有独特的拓扑边缘和角落状态，这可以通过带隙以下的声学布洛赫带的Wannier中心来理解。我们确认实验的高阶带拓扑结构的边缘和角落的状态，使用声学泵浦探测测量的特征。通过理论和实验的补充，我们的研究为TMS的能带拓扑开辟了一条道路。
2021-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Moiré superlattices in strained graphene-gold hybrid nanostructures
石墨烯-金属纳米粒子杂化材料不仅具有金属纳米粒子和石墨烯的独特性质，而且由于石墨烯和纳米粒子之间的相互作用，还具有其他新的性质。这项研究表明，金纳米岛可用于定制石墨烯的局部电子性质。在结晶金纳米岛上的石墨烯表现出莫尔超晶格，其在局部态密度中产生次级狄拉克点。相反，石墨烯覆盖的金区域在退火时经历多晶到Au（111）的相变。此外，具有不同莫尔周期的莫尔超晶格的纳米尺度共存也被揭示。其中一些莫尔周期非常大，这不能用石墨烯和最顶层Au（111）层之间的标准晶格失配来解释。密度泛函理论和分子动力学模拟首次表明，在这种情况下，石墨烯和界面金属层是应变的，导致扭曲的晶格常数，并因此减少失配。通过扫描隧道光谱，还观察到了由大波长莫尔条纹引起的室温电荷局域化。这些发现可以为石墨烯/金属界面的应变工程开辟一条路线，这些界面具有各种莫尔超晶格和定制的纳米级信息编码的电子特性。
2016-06-30 cond-mat.mes-hall
Resolving spin, valley, and moiré quasi-angular momentum of interlayer excitons in WSe2/WS2 heterostructures
莫尔超晶格提供了一种强有力的方法来设计二维范德华异质结构中电子和激子的性质。莫尔效应对于层间激子可能特别强，其中电子和空穴驻留在不同的层中并且可以单独寻址。特别是，最近提出，莫尔超晶格势不仅将层间激子态定位在不同的超晶格位置，而且还拥有一个新兴的莫尔准角动量（QAM），周期性地切换不同莫尔位置的层间激子的光学选择规则。在这里，我们报告的观察多个层间激子状态共存的WSe 2/WS 2莫尔超晶格和明确地确定他们的自旋，谷，莫尔QAM通过新的共振光泵浦探测光谱和光致发光激发光谱。我们证明了由于空间变化的莫尔QAM，位于不同莫尔位置的层间激子可以表现出相反的光学选择规则。我们的观察揭示了新的机会，工程师层间激子状态和谷物理与莫尔超晶格的光电和谷电子应用。
2019-02-15 cond-mat.mes-hall
Remote gate control of topological transitions in moiré superlattices via cavity vacuum fields
本文提出利用腔真空场的非局域性，通过门控一个莫尔超晶格远程驱动同一腔中另一个莫尔超晶格的拓扑能带反转，为材料性质调控提供了新范式。
2023-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Light-Induced Ferromagnetism in Moiré Superlattices
载流子之间的多体相互作用是相关物理学的核心。调整这种交互的能力将打开按需访问和控制复杂电子相图的可能性。最近，由二维材料形成的莫尔超晶格已经成为量子工程这种现象的一个有前途的平台。莫尔系统的能力在于通过调整层扭曲角、电场、莫尔载流子填充和层间耦合来高度调节其物理参数。在这里，我们报告说，光激发可以大幅调整莫尔陷阱载流子之间的自旋-自旋相互作用，导致在WS 2/WSe 2莫尔超晶格铁磁秩序在一个小范围的掺杂在高温下。在填充因子v = -1/3附近（即，每三个莫尔晶胞一个孔），随着激子共振处的激发功率增加，作为磁场的函数，在反射磁性圆二色性（RMCD）信号中出现良好发展的磁滞回线，这是铁磁性的标志。磁滞回线持续到电荷中性，并且其形状随着莫尔超晶格逐渐填充而演变，表明磁基态性质的变化。所观察到的现象指向一种机制，其中巡回光激发激子介导莫尔陷阱空穴之间的交换耦合。这种激子介导的相互作用可以比莫尔陷阱空穴之间的直接耦合范围更长，因此即使在光激发下的稀空穴状态下也可以产生磁序。这一发现为莫尔量子物质丰富的多体哈密顿量增加了一个新的动态调谐旋钮。
2022-03-14 cond-mat.mes-hall
