Die gedrag van Mohr-strepe en plat gordels in die wetenskap van wetenskap en kwantumfisika genaamd "Magic Angle" gedraaide dubbellaaggrafeen (TBLG) het groot belangstelling van wetenskaplikes gelok, hoewel baie eienskappe hewige debat in die gesig staar. In 'n nuwe studie wat in die joernaal Science Progress gepubliseer is, het Emilio Colledo en wetenskaplikes in die Departement Fisika en Materiaalwetenskap in die Verenigde State en Japan supergeleiding en analogie in gedraaide dubbellaaggrafeen waargeneem. Die Mott-isolatorstaat het 'n draaihoek van ongeveer 0,93 grade. Hierdie hoek is 15% kleiner as die "magic angle"-hoek (1.1°) wat in die vorige studie bereken is. Hierdie studie toon dat die "magic angle" reeks van gedraaide dubbellaag grafeen groter is as wat voorheen verwag is.
Hierdie studie verskaf 'n magdom nuwe inligting vir die ontsyfering van die sterk kwantumverskynsels in gedraaide dubbellaaggrafeen vir toepassings in kwantumfisika. Fisici definieer "Twistronics" as die relatiewe draaihoek tussen aangrensende Van der Waals-lae om moiré en plat bande in grafeen te produseer. Hierdie konsep het 'n nuwe en unieke metode geword vir die aansienlike verandering en aanpassing van toesteleienskappe gebaseer op tweedimensionele materiale om stroomvloei te verkry. Die merkwaardige effek van "Twistronics" is geïllustreer in die baanbrekerswerk van die navorsers, wat demonstreer dat wanneer twee enkellaag grafeenlae teen 'n "magiese hoek" draaihoek van θ=1.1±0.1° gestapel word, 'n baie plat band verskyn. .
In hierdie studie, in die gedraaide dubbellaaggrafeen (TBLG), was die isolerende fase van die eerste mikrostrook (strukturele kenmerk) van die superrooster by die "magiese hoek" half gevul. Die navorsingspan het vasgestel dat dit 'n Mott-isolator ('n isolator met supergeleidende eienskappe) is wat supergeleiding toon teen effens hoër en laer dopingvlakke. Die fasediagram toon die hoë temperatuur supergeleier tussen die supergeleidende oorgangstemperatuur (Tc) en die Fermi temperatuur (Tf). Hierdie navorsing het gelei tot groot belangstelling en teoretiese debat oor grafeenbandstruktuur, topologie en addisionele "Magic Angle"-halfgeleiersisteme. In vergelyking met die oorspronklike teoretiese verslag, is eksperimentele navorsing skaars en het pas begin. In hierdie studie het die span transmissiemetings uitgevoer op die "magiese hoek" gedraaide dubbellaaggrafeen wat die relevante isolerende en supergeleidende toestande toon.
’n Onverwagte verwronge hoek van 0.93 ± 0.01, wat 15% kleiner is as die gevestigde “Magic Angle”, is ook die kleinste wat tot nog toe aangemeld is en vertoon supergeleidende eienskappe. Hierdie resultate dui aan dat die nuwe korrelasietoestand in die "Magic Angle" gedraaide dubbellaag grafeen kan verskyn, laer as die primêre "magic angle", anderkant die eerste mikrostrook grafeen. Om hierdie "magic horn" gedraaide dubbellaag grafeen toestelle te bou, het die span 'n "skeur en stapel" benadering gebruik. Die struktuur tussen die seskantige boornitried (BN) lae is ingekapsuleer; gevorm in 'n Hall-staafgeometrie met veelvuldige drade gekoppel aan Cr/Au (chroom/goud) randkontakte. Die hele "Magic Angle" gedraaide dubbellaag grafeen toestel is vervaardig bo-op die grafeen laag wat as die agterhek gebruik is.
Wetenskaplikes gebruik standaard gelykstroom (DC) en wisselstroom (AC) sluittegnieke om toestelle in gepompte HE4- en HE3-kriostate te meet. Die span het die verband tussen die toestel se longitudinale weerstand (Rxx) en die uitgebreide hekspanning (VG) reeks aangeteken en die magnetiese veld B by 'n temperatuur van 1,7K bereken. Daar is waargeneem dat klein elektron-gat asimmetrie 'n inherente eienskap van die "Magic Angle" gedraaide dubbellaag grafeen toestel is. Soos in vorige verslae waargeneem is, het die span hierdie resultate aangeteken en die verslae uiteengesit wat tot dusver supergeleidend was. Die kenmerkende "Magic Angle" draai die minimum wringhoek van die tweelaag grafeen toestel. Met 'n nadere ondersoek van die Landau-waaierkaart het die navorsers 'n paar noemenswaardige kenmerke gekry.
Byvoorbeeld, die piek by halfvul en die tweevoudige degenerasie van die Landau-vlak stem ooreen met die voorheen waargenome Moment-agtige isolasietoestande. Die span het 'n breuk in die simmetrie van die benaderde spinvallei SU(4) en die vorming van 'n nuwe kwasi-deeltjie Fermi-oppervlak getoon. Die besonderhede vereis egter 'n meer gedetailleerde inspeksie. Die voorkoms van supergeleiding is ook waargeneem, wat Rxx (longitudinale weerstand) verhoog het, soortgelyk aan vorige studies. Die span het toe die kritieke temperatuur (Tc) van die supergeleidende fase ondersoek. Aangesien geen data verkry is vir optimale doping van supergeleiers in hierdie monster nie, het die wetenskaplikes 'n kritieke temperatuur van tot 0.5K aanvaar. Hierdie toestelle word egter ondoeltreffend totdat hulle duidelike data van die supergeleidende toestand kan verkry. Om die supergeleidende toestand verder te ondersoek, het die navorsers die vier-terminale spanning-stroom (VI) eienskappe van die toestel by verskillende draerdigthede gemeet.
Die weerstand wat verkry is, toon dat superstroom oor 'n groter digtheidsreeks waargeneem word en toon die onderdrukking van superstroom wanneer 'n parallelle magneetveld toegepas word. Om insig te verkry in die gedrag wat in die studie waargeneem is, het die navorsers die Moir-bandstruktuur van die "Magic Angle" gedraaide dubbellaag-grafeentoestel bereken deur die Bistritzer-MacDonald-model en verbeterde parameters te gebruik. In vergelyking met die vorige berekening van die "Magic Angle"-hoek, is die berekende lae-energie Moire-band nie geïsoleer van die hoë-energie-band nie. Alhoewel die toestel se draaihoek kleiner is as die “magic angle”-hoek wat elders bereken is, het die toestel 'n verskynsel wat sterk verband hou met vorige studies (Mort-isolasie en supergeleiding), wat fisici as onverwags en haalbaar gevind het.
Nadat die gedrag by groot digthede (die aantal toestande beskikbaar op elke energie) verder geëvalueer is, word die eienskappe wat deur die wetenskaplikes waargeneem is, toegeskryf aan die nuut opkomende geassosieerde isolasietoestande. In die toekoms sal 'n meer gedetailleerde studie van digtheid van toestande (DOS) uitgevoer word om die vreemde toestand van isolasie te verstaan en om te bepaal of hulle as kwantumspinvloeistowwe geklassifiseer kan word. Op hierdie manier het wetenskaplikes supergeleiding naby die Mox-agtige isolerende toestand waargeneem in 'n gedraaide dubbellaag grafeentoestel met 'n klein draaihoek (0,93°). Hierdie studie toon dat selfs by sulke klein hoeke en hoë digthede, die effek van elektronkorrelasie op die eienskappe van moiré dieselfde is. In die toekoms sal die spinvalleie van die isolasiefase bestudeer word, en 'n nuwe supergeleidende fase sal by 'n laer temperatuur bestudeer word. Eksperimentele navorsing sal gekombineer word met teoretiese pogings om die oorsprong van hierdie gedrag te verstaan.
Postyd: Okt-08-2019