Prilaku garis-garis Mohr lan sabuk warata ing ilmu sains lan fisika kuantum sing diarani "Magic Angle" twisted bilayer graphene (TBLG) wis narik kawigaten para ilmuwan, sanajan akeh properti ngadhepi debat panas. Ing panaliten anyar sing diterbitake ing jurnal Science Progress, Emilio Colledo lan ilmuwan ing Departemen Fisika lan Ilmu Bahan ing Amerika Serikat lan Jepang mirsani superkonduktivitas lan analogi ing graphene bilayer bengkong. Negara insulator Mott nduweni sudut corak kira-kira 0,93 derajat. Sudut iki 15% luwih cilik tinimbang sudut "sudut sihir" (1.1 °) sing diwilang ing panliten sadurunge. Panaliten iki nuduhake manawa "sudut sihir" saka graphene bilayer bengkong luwih gedhe tinimbang sing diarepake sadurunge.
Panliten iki nyedhiyakake akeh informasi anyar kanggo njlentrehake fenomena kuantum sing kuat ing graphene bilayer bengkong kanggo aplikasi ing fisika kuantum. Fisikawan nemtokake "Twistronics" minangka sudut twist relatif antarane lapisan van der Waals jejer kanggo ngasilake moiré lan pita datar ing graphene. Konsep iki wis dadi cara anyar lan unik kanggo ngganti lan ngatur sifat piranti kanthi signifikan adhedhasar bahan rong dimensi kanggo entuk aliran saiki. Efek luar biasa saka "Twistronics" dieksekusi ing karya perintis para peneliti, nuduhake yen nalika rong lapisan graphene siji-lapisan ditumpuk ing sudut twist "sudut sihir" θ = 1.1 ± 0.1 °, pita sing rata banget katon. .
Ing panliten iki, ing graphene bilayer bengkong (TBLG), fase insulasi saka microstrip pisanan (fitur struktural) saka superlattice ing "sudut sihir" semi-isi. Tim riset nemtokake manawa iki minangka insulator Mott (insulator kanthi sifat superkonduktor) sing nuduhake superkonduktivitas ing tingkat doping sing rada dhuwur lan luwih murah. Diagram fase nuduhake superkonduktor suhu dhuwur antarane suhu transisi superkonduktor (Tc) lan suhu Fermi (Tf). Panaliten iki nyebabake kapentingan lan debat teoritis babagan struktur pita graphene, topologi lan sistem semikonduktor "Magic Angle" tambahan. Dibandhingake karo laporan teoretis asli, riset eksperimen langka lan wis diwiwiti. Ing panliten iki, tim kasebut nganakake pangukuran transmisi ing "sudut sihir" graphene bilayer bengkong sing nuduhake negara insulasi lan superkonduktor sing relevan.
Sudut sing ora dikarepke kleru 0,93 ± 0,01, yaiku 15% luwih cilik tinimbang "Sudut Ajaib" sing diadegake, uga paling cilik sing dilapurake nganti saiki lan nuduhake sifat superkonduktor. Asil kasebut nuduhake yen negara korélasi anyar bisa katon ing "Magic Angle" bengkong graphene bilayer, luwih murah tinimbang "sudut sihir" utami, ngluwihi microstrip pisanan graphene. Kanggo mbangun piranti graphene bilayer bengkong "tanduk ajaib", tim kasebut nggunakake pendekatan "luh lan tumpukan". Struktur antarane lapisan boron nitride (BN) heksagonal dienkapsulasi; pola dadi geometri rod Hall kanthi pirang-pirang kabel sing digandhengake karo kontak pinggiran Cr / Au (kromium / emas). Kabeh piranti graphene bilayer bengkong "Magic Angle" digawe ing ndhuwur lapisan graphene sing digunakake minangka gerbang mburi.
Para ilmuwan nggunakake teknik ngunci arus langsung (DC) lan arus bolak-balik (AC) standar kanggo ngukur piranti ing cryostat HE4 lan HE3 sing dipompa. Tim kasebut nyathet hubungan antarane resistensi longitudinal piranti (Rxx) lan rentang voltase gerbang (VG) sing ditambahi lan ngitung medan magnet B ing suhu 1.7K. Asimetri elektron-bolongan cilik iki diamati minangka sifat gawan saka piranti graphene bilayer bengkong "Magic Angle". Kaya sing diamati ing laporan sadurunge, tim kasebut nyathet asil kasebut lan rincian laporan sing wis dadi superkonduktor nganti saiki. Karakteristik "Magic Angle" twists amba torsi minimal saka piranti graphene bilayer. Kanthi pemeriksaan sing luwih cedhak babagan grafik penggemar Landau, para peneliti entuk sawetara fitur sing penting.
Contone, puncak ing setengah isi lan degenerasi kaping pindho saka tingkat Landau konsisten karo negara jampel Moment-kaya sadurunge. Tim nuduhake break ing simetri saka kira-kira spin lembah SU (4) lan tatanan saka lumahing Fermi quasi-partikel anyar. Nanging, rincian kasebut mbutuhake pemeriksaan sing luwih rinci. Penampilan superkonduktivitas uga diamati, sing nambah Rxx (resistansi longitudinal), padha karo studi sadurunge. Tim kasebut banjur mriksa suhu kritis (Tc) saka fase superkonduktor. Amarga ora ana data kanggo doping superkonduktor sing optimal ing sampel iki, para ilmuwan nganggep suhu kritis nganti 0,5K. Nanging, piranti kasebut dadi ora efektif nganti bisa entuk data sing jelas saka negara superkonduktor. Kanggo luwih neliti negara superconducting, peneliti ngukur papat terminal voltase-saiki (VI) karakteristik piranti ing Kapadhetan operator beda.
Resistance sing dipikolehi nuduhake yen super saiki diamati ing sawetara Kapadhetan luwih gedhe lan nuduhake dipatèni super saiki nalika Magnetik kolom podo ditrapake. Kanggo njupuk kaweruh menyang prilaku diamati ing sinau, peneliti ngetung struktur pita Moir saka piranti graphene bilayer bengkong "Magic Angle" nggunakake model Bistritzer-MacDonald lan paramèter apik. Dibandhingake karo pitungan sadurungé saka "Magic Angle" amba, diwilang energi kurang Moire band ora diisolasi saka band energi dhuwur. Senajan amba corak piranti iku luwih cilik saka sudut "sudut gaib" diwilang ing panggenan liya, piranti wis kedadean sing banget related kanggo pasinaon sadurungé (Mort insulasi lan superkonduktivitas), kang fisikawan ketemu sing ora dikarepke lan layak.
Sawise ngevaluasi prilaku kanthi kepadatan gedhe (jumlah negara sing kasedhiya ing saben energi), karakteristik sing diamati dening para ilmuwan digandhengake karo negara-negara insulasi sing mentas muncul. Ing mangsa ngarep, panaliten sing luwih rinci babagan kapadhetan negara (DOS) bakal ditindakake kanggo mangerteni kahanan insulasi sing aneh lan kanggo nemtokake manawa bisa diklasifikasikake minangka cairan spin kuantum. Kanthi cara iki, para ilmuwan mirsani superkonduktivitas cedhak negara insulasi kaya Mox ing piranti graphene bilayer bengkong kanthi sudut twist cilik (0,93 °). Panliten iki nuduhake yen sanajan ing sudut cilik lan kepadatan dhuwur, efek korélasi elektron ing sifat moiré padha. Ing mangsa ngarep, lembah spin saka fase insulasi bakal diteliti, lan fase superkonduktor anyar bakal diteliti ing suhu sing luwih murah. Panaliten eksperimen bakal digabungake karo upaya teoretis kanggo mangerteni asal-usul prilaku iki.
Wektu kirim: Oct-08-2019