သိပ္ပံပညာနှင့် ကွမ်တမ်ရူပဗေဒပညာရပ်တွင် Mohr အစင်းကြောင်းများနှင့် ခါးပတ်ပြားများ၏အပြုအမူသည် "Magic Angle" twisted bilayer graphene (TBLG) ဟုခေါ်သော ဂုဏ်သတ္တိများစွာကို ပြင်းပြင်းထန်ထန်ငြင်းခုံနေကြသော်လည်း သိပ္ပံပညာရှင်များ၏ စိတ်ဝင်စားမှုကို ဆွဲဆောင်ခဲ့သည်။ Science Progress ဂျာနယ်တွင် ထုတ်ဝေသည့် လေ့လာမှုအသစ်တွင်၊ Emilio Colledo နှင့် အမေရိကန်နှင့် ဂျပန်နိုင်ငံရှိ ရူပဗေဒနှင့် ပစ္စည်းများ သိပ္ပံဌာနမှ သိပ္ပံပညာရှင်များသည် လိမ်ထားသော bilayer graphene တွင် superconductivity နှင့် တူညီမှုကို တွေ့ရှိခဲ့သည်။ Mott insulator အခြေအနေသည် 0.93 ဒီဂရီခန့် လှည့်ပတ်နေပါသည်။ ဤထောင့်သည် ယခင်လေ့လာမှုတွင် တွက်ချက်ထားသော "မှော်ထောင့်" ထောင့် (1.1°) ထက် 15% သေးငယ်သည်။ ဤလေ့လာမှုက လိမ်ထားသော bilayer graphene ၏ "မှော်ထောင့်" အကွာအဝေးသည် ယခင်က မျှော်လင့်ထားသည်ထက် ပိုကြီးကြောင်း ပြသသည်။
ဤလေ့လာမှုသည် ကွမ်တမ်ရူပဗေဒဆိုင်ရာ အသုံးချမှုများအတွက် လိမ်ထားသော bilayer graphene တွင် အားကောင်းသော ကွမ်တမ်ဖြစ်စဉ်ကို ပုံဖော်ခြင်းအတွက် သတင်းအချက်အလက်အသစ်များစွာကို ပေးပါသည်။ ရူပဗေဒပညာရှင်များက “Twistronics” သည် ကပ်လျက်ဗန်ဒါဝါးလ်အလွှာများကြား နှိုင်းယှဥ်လှည့်ကွက်အဖြစ် ဂရပ်ဖီတွင် moiré နှင့် flat bands များထုတ်လုပ်ရန် အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ဆိုသည်။ ဤအယူအဆသည် လက်ရှိစီးဆင်းမှုကို ရရှိစေရန် နှစ်ဘက်မြင်ပစ္စည်းများအပေါ် အခြေခံ၍ စက်ပစ္စည်းဂုဏ်သတ္တိများကို သိသိသာသာ ပြောင်းလဲခြင်းနှင့် စိတ်ကြိုက်ပြင်ဆင်ခြင်းအတွက် အသစ်နှင့် ထူးခြားသောနည်းလမ်းဖြစ်လာသည်။ “Twistronics” ၏ ထူးခြားသောအကျိုးသက်ရောက်မှုကို θ=1.1±0.1° ၏ “မှော်ထောင့်” လှည့်ပတ်ထောင့်တွင် θ=1.1±0.1° တစ်လွှာတည်းရှိသော ဂရပ်ဖင်းအလွှာနှစ်ခုကို θ=1.1±0.1° ဖြင့် ပြန့်ပြူးသောတီးဝိုင်းတစ်ခု ပေါ်လာကြောင်း သရုပ်ပြခဲ့သည်။ .
ဤလေ့လာမှုတွင်၊ twisted bilayer graphene (TBLG) တွင် "magic angle" ရှိ superlattice ၏ပထမ microstrip (ဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာအင်္ဂါရပ်) ၏ insulating အဆင့်သည်တစ်ပိုင်းပြည့်သွားသည်။ သုတေသနအဖွဲ့သည် ဤအရာသည် Mott insulator (superconducting properties ပါသည့် insulator) ဖြစ်သည်၊ လွန်ကဲသောလျှပ်ကူးနိုင်စွမ်းအနည်းငယ်ပိုမြင့်ပြီး အောက်ပိုင်း doping အဆင့်တွင်ပြသနိုင်သည်ဟု ဆုံးဖြတ်ခဲ့သည်။ Phase diagram သည် superconducting transition temperature (Tc) နှင့် Fermi temperature (Tf) အကြား မြင့်မားသော အပူချိန် superconductor ကို ပြသသည်။ ဤသုတေသနပြုမှုသည် graphene တီးဝိုင်းဖွဲ့စည်းပုံ၊ topology နှင့် နောက်ထပ် "Magic Angle" semiconductor စနစ်များအကြောင်း သီအိုရီအရ စိတ်ဝင်စားဖွယ်ကောင်းပြီး အချေအတင်ဖြစ်ခဲ့သည်။ မူလသီအိုရီအစီရင်ခံစာနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက စမ်းသပ်သုတေသနပြုမှုသည် ရှားပါးပြီး စတင်နေပြီဖြစ်သည်။ ဤလေ့လာမှုတွင်၊ အဖွဲ့သည် သက်ဆိုင်ရာ insulating နှင့် superconducting အခြေအနေများကိုပြသသော "မှော်ထောင့်" လိမ်ထားသော bilayer graphene ပေါ်တွင်ထုတ်လွှင့်မှုတိုင်းတာမှုများကိုလုပ်ဆောင်ခဲ့သည်။
သတ်မှတ်ထားသော "Magic Angle" ထက် 15% သေးငယ်သည့် 0.93 ± 0.01 ၏ မမျှော်လင့်ဘဲ ပုံပျက်နေသောထောင့်သည် ယနေ့အထိ အသေးငယ်ဆုံးဖြစ်ပြီး အစီရင်ခံတင်ပြထားသော စူပါကွန်ကူးဆက်ဂုဏ်သတ္တိများကို ပြသထားသည်။ ဤရလဒ်များသည် graphene ၏ပထမမိုက်ခရိုစထရစ်ထက်ကျော်လွန်၍ မူလ "မှော်ထောင့်" ထက်နိမ့်သော "Magic Angle" တွင် ဆက်စပ်မှုအခြေအနေအသစ်ကို ဖော်ပြသည်။ ဤ "မှော်ဦးချို" လိမ်ထားသော bilayer graphene ကိရိယာများကို တည်ဆောက်ရန်၊ အဖွဲ့သည် "မျက်ရည်တစ်စက်နှင့် စည်းချက်" ချဉ်းကပ်မှုကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ ဆဋ္ဌဂံပုံ ဘိုရွန်နိုက်ထရိတ် (BN) အလွှာများအကြား ဖွဲ့စည်းပုံကို ထုပ်ပိုးထားသည်။ Cr/Au (chromium/gold) edge contacts များသို့ ဝါယာကြိုးများစွာ ပေါင်းစပ်ထားသော Hall rod ဂျီသြမေတြီပုံစံဖြင့် ပြုလုပ်ထားသည်။ "Magic Angle" လိမ်ထားသော bilayer graphene ကိရိယာတစ်ခုလုံးကို နောက်ဘက်တံခါးအဖြစ် အသုံးပြုသည့် graphene အလွှာ၏ထိပ်တွင် ဖန်တီးထားသည်။
သိပ္ပံပညာရှင်များသည် pumped HE4 နှင့် HE3 cryostats များတွင် ကိရိယာများကို တိုင်းတာရန်အတွက် စံတိုက်ရိုက်လျှပ်စီးကြောင်း (DC) နှင့် လျှို့ဝှက်လျှပ်စီးကြောင်း (AC) လော့ခ်ချခြင်းနည်းစနစ်များကို အသုံးပြုသည်။ အဖွဲ့သည် စက်၏ longitudinal resistance (Rxx) နှင့် extended gate voltage (VG) range အကြား ဆက်နွယ်မှုကို မှတ်တမ်းတင်ပြီး သံလိုက်စက်ကွင်း B ကို အပူချိန် 1.7K ဖြင့် တွက်ချက်ပါသည်။ သေးငယ်သော အီလက်ထရွန်အပေါက် အချိုးမညီမှုအား "Magic Angle" လိမ်ထားသော bilayer graphene ကိရိယာ၏ မွေးရာပါ ပိုင်ဆိုင်မှုတစ်ခုအဖြစ် တွေ့ရှိရပါသည်။ ယခင်အစီရင်ခံစာများတွင် လေ့လာတွေ့ရှိခဲ့သည့်အတိုင်း၊ အဖွဲ့သည် ဤရလဒ်များကို မှတ်တမ်းတင်ခဲ့ပြီး ယခုအချိန်အထိ အလွန်အမင်းလုပ်ဆောင်နေသည့် အစီရင်ခံစာများကို အသေးစိတ်ဖော်ပြခဲ့သည်။ ဝိသေသ “Magic Angle” သည် bilayer graphene ကိရိယာ၏ အနိမ့်ဆုံး torsion angle ကို လှည့်ပတ်သည်။ Landau ပရိတ်သတ်ဇယားကို အနီးကပ်စစ်ဆေးခြင်းဖြင့် သုတေသီများသည် ထင်ရှားသောအင်္ဂါရပ်အချို့ကို ရရှိခဲ့သည်။
ဥပမာအားဖြင့်၊ တစ်ဝက်ဖြည့်ထားသော အထွတ်အထိပ်နှင့် Landau အဆင့်၏ နှစ်ဆခန့် ယိုယွင်းမှုသည် ယခင်က တွေ့ရှိခဲ့သည့် Moment-like insulation states နှင့် ကိုက်ညီပါသည်။ အဖွဲ့သည် အနီးစပ်ဆုံး လှည့်ပတ်ချိုင့်ဝှမ်း SU(4) ၏ အချိုးအစားနှင့် Fermi မျက်နှာပြင်တစ်ပိုင်း အမှုန်အသစ်ဖွဲ့စည်းခြင်းကို ပြသခဲ့သည်။ သို့သော် အသေးစိတ်အချက်အလက်များကို ပိုမိုအသေးစိတ်စစ်ဆေးရန် လိုအပ်ပါသည်။ ယခင်လေ့လာမှုများကဲ့သို့ Rxx (longitudinal resistance) ကို တိုးမြင့်စေသည့် superconductivity ၏အသွင်အပြင်ကိုလည်း လေ့လာတွေ့ရှိခဲ့သည်။ ထို့နောက် အဖွဲ့သည် superconducting အဆင့်၏ အရေးကြီးသော အပူချိန် (Tc) ကို စစ်ဆေးခဲ့သည်။ ဤနမူနာတွင် စူပါကွန်ဒတ်တာများကို အကောင်းဆုံးဆေးသောက်ရန် ဒေတာမရရှိခဲ့သောကြောင့် သိပ္ပံပညာရှင်များသည် အရေးကြီးသောအပူချိန် 0.5K အထိဟု ယူဆခဲ့ကြသည်။ သို့သော်၊ ဤစက်ပစ္စည်းများသည် လျှပ်ကူးမှုအဆင့်မှ ရှင်းရှင်းလင်းလင်းဒေတာကို မရရှိမချင်း ဤစက်ပစ္စည်းများသည် ထိရောက်မှုမရှိတော့ပါ။ superconducting အခြေအနေအား ထပ်မံစုံစမ်းရန်၊ သုတေသီများသည် ကိရိယာ၏ 4-terminal voltage-current (VI) လက္ခဏာများကို မတူညီသော carrier density ဖြင့် တိုင်းတာသည်။
ရရှိသော ခံနိုင်ရည်သည် စူပါလျှပ်စီးကြောင်းအား ပိုကြီးသော သိပ်သည်းဆအကွာအဝေးတစ်ခုပေါ်တွင် သတိပြုမိပြီး အပြိုင်သံလိုက်စက်ကွင်းကို အသုံးချသောအခါတွင် စူပါလျှပ်စီးကြောင်းအား ဖိနှိပ်ကြောင်းပြသသည်။ လေ့လာမှုတွင် တွေ့ရှိရသည့် အမူအကျင့်များကို ထိုးထွင်းသိမြင်နိုင်စေရန်အတွက် သုတေသီများသည် Bistritzer-MacDonald မော်ဒယ်လ်ကို အသုံးပြု၍ “Magic Angle” လိမ်ထားသော bilayer graphene ကိရိယာ၏ Moir တီးဝိုင်းဖွဲ့စည်းပုံကို တွက်ချက်ကာ မြှင့်တင်ပေးထားပါသည်။ "Magic Angle" ထောင့်၏ယခင်တွက်ချက်မှုနှင့်နှိုင်းယှဉ်ပါက၊ တွက်ချက်ထားသောစွမ်းအင်နိမ့် Moire တီးဝိုင်းသည် စွမ်းအင်မြင့်တီးဝိုင်းမှ ခွဲထုတ်ခြင်းမရှိပါ။ စက်၏လှည့်ကွက်ထောင့်သည် အခြားနေရာမှတွက်ချက်ထားသည့် "မှော်ထောင့်" ထောင့်ထက် သေးငယ်သော်လည်း၊ ၎င်းတွင် ယခင်လေ့လာမှုများ (Mort insulation နှင့် superconductivity) နှင့် ဆက်စပ်မှုရှိကြောင်း ရူပဗေဒပညာရှင်များက မမျှော်လင့်ဘဲ ဖြစ်နိုင်ချေရှိကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။
ကြီးမားသောသိပ်သည်းမှု (စွမ်းအင်တစ်ခုစီတွင်ရရှိနိုင်သည့်ပြည်နယ်အရေအတွက်) ၏အပြုအမူကိုထပ်မံအကဲဖြတ်ပြီးနောက်၊ သိပ္ပံပညာရှင်များမှတွေ့ရှိသောလက္ခဏာများကိုအသစ်ပေါ်ထွက်ဆက်စပ်သောလျှပ်ကာပြည်နယ်များနှင့်စွပ်စွဲသည်။ အနာဂတ်တွင်၊ ပြည်နယ်များ၏ သိပ်သည်းဆ (DOS) ၏ ထူးဆန်းသော လျှပ်ကာအခြေအနေကို နားလည်ရန်နှင့် ၎င်းတို့အား ကွမ်တမ်လှည့်ဖျားအရည်များအဖြစ် အမျိုးအစားခွဲခြားနိုင်မလား။ ဤနည်းဖြင့် သိပ္ပံပညာရှင်များသည် သေးငယ်သော လှည့်ပတ်ထောင့် (0.93°) ဖြင့် လိမ်ထားသော bilayer graphene စက်တွင် Mox ကဲ့သို့သော လျှပ်ကာအနေအထားအနီးတွင် superconductivity ကို တွေ့ရှိခဲ့သည်။ ဤကဲ့သို့ သေးငယ်သော ထောင့်များနှင့် သိပ်သည်းဆများတွင်ပင် moiré ၏ ဂုဏ်သတ္တိများအပေါ် အီလက်ထရွန် ဆက်စပ်မှု၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုသည် အတူတူပင်ဖြစ်ကြောင်း ဤလေ့လာမှုက ဖော်ပြသည်။ အနာဂတ်တွင်၊ insulating အဆင့်၏လှည့်ပတ်ချိုင့်များကိုလေ့လာမည်ဖြစ်ပြီး superconducting အဆင့်အသစ်ကိုပိုမိုနိမ့်သောအပူချိန်တွင်လေ့လာမည်ဖြစ်သည်။ ဤအပြုအမူ၏ မူလဇစ်မြစ်ကို နားလည်ရန် သီအိုရီဆိုင်ရာ အားထုတ်မှုများဖြင့် စမ်းသပ်သုတေသနပြုမည်ဖြစ်သည်။
စာတိုက်အချိန်- အောက်တိုဘာ-၀၈-၂၀၁၉