Шинжлэх ухаан, квант физикийн шинжлэх ухаанд "Шидэт өнцөг" эрчилсэн хоёр давхаргат графен (TBLG) гэж нэрлэгддэг Морын судал, хавтгай туузны зан байдал нь эрдэмтдийн сонирхлыг ихэд татсан ч олон шинж чанаруудын талаар ширүүн маргаан өрнөж байна. "Science Progress" сэтгүүлд нийтлэгдсэн шинэ судалгаагаар Эмилио Колледо болон АНУ, Японы Физик ба материал судлалын тэнхимийн эрдэмтэд эрчилсэн хоёр давхаргат графены хэт дамжуулалт ба аналогийг ажигласан байна. Мотт тусгаарлагчийн төлөв нь ойролцоогоор 0.93 градусын мушгирах өнцөгтэй байдаг. Энэ өнцөг нь өмнөх судалгаанд тооцсон “шидэт өнцөг” (1.1°) өнцгөөс 15%-иар бага байна. Энэхүү судалгаа нь эрчилсэн хоёр давхаргат графений "шидэт өнцөг"-ийн хүрээ нь урьд өмнө хүлээгдэж байснаас их байгааг харуулж байна.
Энэхүү судалгаа нь квант физикийн хэрэглээнд зориулж эрчилсэн хоёр давхаргат графен дахь хүчтэй квант үзэгдлийг тайлах олон шинэ мэдээллийг өгдөг. Физикчид "Twistronics"-ийг графен дэх муар болон хавтгай тууз үүсгэхийн тулд зэргэлдээх ван дер Ваалсын давхаргын хоорондох харьцангуй мушгих өнцөг гэж тодорхойлдог. Энэхүү үзэл баримтлал нь одоогийн урсгалд хүрэхийн тулд хоёр хэмжээст материал дээр суурилсан төхөөрөмжийн шинж чанарыг эрс өөрчлөх, өөрчлөх шинэ бөгөөд өвөрмөц арга болжээ. "Twistronics"-ийн гайхалтай үр нөлөөг судлаачдын анхдагч ажилд жишээ болгон харуулсан бөгөөд нэг давхаргат графены хоёр давхаргыг "шидэт өнцгөөр" θ=1.1±0.1° мушгих өнцгөөр давхарлан байрлуулахад маш хавтгай тууз гарч ирдэгийг харуулсан. .
Энэхүү судалгаанд эрчилсэн хоёр давхаргат графен (TBLG)-д "шидэт өнцгөөр" супер торны эхний бичил туузны (бүтцийн онцлог) тусгаарлах үе шатыг хагас дүүргэсэн. Судалгааны багийнхан энэ нь Мотт тусгаарлагч (хэт дамжуулагч шинж чанартай тусгаарлагч) бөгөөд допингийн хэмжээнээс бага зэрэг өндөр, бага зэрэг хэт дамжуулагчийг харуулдаг болохыг тогтоожээ. Фазын диаграмм нь хэт дамжуулагч шилжилтийн температур (Tc) ба Ферми температур (Tf) хооронд өндөр температурт хэт дамжуулагчийг харуулж байна. Энэхүү судалгаа нь графены зурвасын бүтэц, топологи, нэмэлт "Шидэт өнцөг" хагас дамжуулагч системийн талаар ихээхэн сонирхол, онолын маргаан үүсгэсэн. Анхны онолын тайлантай харьцуулахад туршилтын судалгаа ховор бөгөөд дөнгөж эхэлж байна. Энэхүү судалгаагаар баг нь холбогдох тусгаарлагч болон хэт дамжуулагч төлөвийг харуулсан "шидэт өнцөг" эрчилсэн хоёр давхаргат графен дээр дамжуулалтын хэмжилт хийсэн.
Гэнэтийн гажуудсан 0.93 ± 0.01 өнцөг нь тогтсон "Ид шидийн өнцөг" -өөс 15% -иар бага бөгөөд өнөөг хүртэл мэдээлэгдсэн хамгийн жижиг өнцөг бөгөөд хэт дамжуулагч шинж чанарыг харуулдаг. Эдгээр үр дүн нь шинэ корреляцийн төлөв нь графений эхний микро зурвасаас цааш анхдагч "шидэт өнцгөөс" доогуур "Шидэт өнцөг" эрчилсэн хоёр давхаргат графен дээр гарч болохыг харуулж байна. Эдгээр "шидэт эвэр" хоёр давхаргат графен төхөөрөмжүүдийг бүтээхийн тулд баг нь "урагд, овоолох" аргыг ашигласан. Зургаан өнцөгт борын нитридын (BN) давхаргын хоорондох бүтэц нь капсулаар бүрхэгдсэн; Cr/Au (хром/алт) ирмэгийн контактуудтай холбосон олон утас бүхий Холл саваа геометрийн хээтэй. "Magic Angle" эрчилсэн хоёр давхаргат графен төхөөрөмжийг бүхэлд нь арын хаалга болгон ашигладаг графены давхаргын дээд талд үйлдвэрлэсэн.
Эрдэмтэд шахуургатай HE4 ба HE3 криостат дахь төхөөрөмжүүдийг хэмжихийн тулд стандарт шууд гүйдэл (DC) болон хувьсах гүйдэл (AC) түгжих техникийг ашигладаг. Багийнхан төхөөрөмжийн уртын эсэргүүцэл (Rxx) болон өргөтгөсөн хаалганы хүчдэл (VG) хоорондын хамаарлыг бүртгэж, 1.7К температурт B соронзон орныг тооцоолсон. Жижиг электрон нүхний тэгш бус байдал нь "Magic Angle" эрчилсэн хоёр давхаргат графен төхөөрөмжийн төрөлхийн шинж чанар болох нь ажиглагдсан. Өмнөх тайланд дурдсанчлан, баг эдгээр үр дүнг тэмдэглэж, өнөөг хүртэл хэт дамжуулагчийн тайлангуудыг нарийвчлан харуулсан. "Шидэт өнцөг" шинж чанар нь хоёр давхаргат графен төхөөрөмжийн хамгийн бага мушгих өнцгийг мушгидаг. Ландаугийн фэн диаграммыг нарийвчлан судалснаар судлаачид зарим онцлох шинж чанаруудыг олж авсан.
Жишээлбэл, хагас дүүргэх үеийн оргил ба Ландаугийн түвшний хоёр дахин доройтол нь өмнө нь ажиглагдсан Момент шиг тусгаарлагчийн төлөвтэй нийцэж байна. Тус баг ойролцоогоор SU(4) эргэх хөндийн тэгш хэмийн эвдрэл, шинэ хагас бөөмс Ферми гадаргуу үүссэнийг харуулсан. Гэсэн хэдий ч дэлгэрэнгүй мэдээлэл нь илүү нарийвчилсан шалгалтыг шаарддаг. Хэт дамжуулагчийн дүр төрх мөн ажиглагдсан бөгөөд энэ нь өмнөх судалгаатай адил Rxx (уртааш эсэргүүцэл) нэмэгдсэн. Дараа нь баг хэт дамжуулагч фазын эгзэгтэй температурыг (Tc) шалгасан. Энэ дээжинд хэт дамжуулагчийг оновчтой допингийн талаар ямар ч мэдээлэл аваагүй тул эрдэмтэд 0.5К хүртэл чухал температур гэж үзсэн. Гэсэн хэдий ч эдгээр төхөөрөмжүүд нь хэт дамжуулагч төлөвөөс тодорхой мэдээлэл авах хүртэл үр дүнгүй болно. Хэт дамжуулагч төлөвийг цаашид судлахын тулд судлаачид төхөөрөмжийн дөрвөн терминалын хүчдэл-гүйдлийн (VI) шинж чанарыг өөр өөр нягтралд хэмжсэн.
Хүлээн авсан эсэргүүцэл нь хэт их гүйдэл нь илүү том нягтын мужид ажиглагдаж байгааг харуулж байгаа бөгөөд зэрэгцээ соронзон орон хэрэглэх үед супер гүйдлийн дарангуйллыг харуулж байна. Судалгааны явцад ажиглагдсан зан үйлийн талаархи ойлголтыг авахын тулд судлаачид Бистрицер-МакДональд загвар болон сайжруулсан параметрүүдийг ашиглан "Шидэт өнцөг" мушгирсан хоёр давхаргат графен төхөөрөмжийн Moir хамтлагийн бүтцийг тооцоолсон. “Ид шидийн өнцгийн” өнцгийн өмнөх тооцоотой харьцуулахад тооцоолсон бага энергитэй Moire зурвас нь өндөр энергийн зурвасаас тусгаарлагдаагүй байна. Төхөөрөмжийн мушгирах өнцөг нь өөр газар тооцоолсон "шидэт өнцөг"-ийн өнцгөөс бага боловч энэ төхөөрөмж нь өмнөх судалгаануудтай (Морт тусгаарлагч ба хэт дамжуулалт) хүчтэй холбоотой үзэгдэлтэй бөгөөд үүнийг физикчид санаанд оромгүй бөгөөд хэрэгжүүлэх боломжтой гэж үзсэн байна.
Их хэмжээний нягтрал дахь зан төлөвийг (энерги тус бүр дээр байгаа төлөв байдлын тоо) цаашид үнэлсний дараа эрдэмтдийн ажигласан шинж чанаруудыг шинээр гарч ирж буй холбогдох тусгаарлагч төлөвтэй холбон тайлбарлав. Ирээдүйд тусгаарлагчийн сондгой төлөвийг ойлгохын тулд төлөв байдлын нягтралын (DOS) илүү нарийвчилсан судалгааг хийж, тэдгээрийг квант спин шингэн гэж ангилж болох эсэхийг тодорхойлох болно. Ийм байдлаар эрдэмтэд жижиг мушгирсан өнцөгтэй (0.93°) мушгирсан хоёр давхаргат графен төхөөрөмжид Мокс шиг тусгаарлагч төлөвийн ойролцоо хэт дамжуулалтыг ажиглав. Энэ судалгаанаас харахад ийм жижиг өнцөг, өндөр нягтралтай байсан ч муарын шинж чанарт электрон корреляцийн нөлөө ижил байна. Цаашид тусгаарлах фазын эргэлтийн хөндийг судалж, бага температурт хэт дамжуулагчийн шинэ үе шатыг судлах болно. Туршилтын судалгааг энэ зан үйлийн гарал үүслийг ойлгох онолын хүчин чармайлттай хослуулах болно.
Шуудангийн цаг: 2019-10-08