Mohr chiziqlari va yassi kamarlarning ilm-fan va kvant fizikasi fanida "Sehrli burchak" deb nomlangan ikki qatlamli grafen (TBLG) harakati olimlar tomonidan katta qiziqish uyg'otdi, garchi ko'plab xususiyatlar qizg'in munozaralarga duch kelmoqda. Science Progress jurnalida chop etilgan yangi tadqiqotda Emilio Kolledo va AQSh va Yaponiyaning Fizika va materialshunoslik departamenti olimlari o‘ralgan ikki qavatli grafenda o‘ta o‘tkazuvchanlik va o‘xshashlikni kuzatdilar. Mott izolyatorining holati taxminan 0,93 daraja burilish burchagiga ega. Bu burchak oldingi tadqiqotda hisoblangan "sehrli burchak" burchagidan (1,1 °) 15% kichikroq. Ushbu tadqiqot shuni ko'rsatadiki, o'ralgan ikki qatlamli grafenning "sehrli burchak" diapazoni ilgari kutilganidan kattaroqdir.
Ushbu tadqiqot kvant fizikasida qo'llanilishi uchun o'ralgan ikki qatlamli grafendagi kuchli kvant hodisalarini ochish uchun ko'plab yangi ma'lumotlarni taqdim etadi. Fiziklar "Twistronics" ni grafenda muare va tekis chiziqlar hosil qilish uchun qo'shni van der Waals qatlamlari orasidagi nisbiy burilish burchagi sifatida belgilaydilar. Ushbu kontseptsiya joriy oqimga erishish uchun ikki o'lchovli materiallarga asoslangan qurilma xususiyatlarini sezilarli darajada o'zgartirish va sozlash uchun yangi va noyob usul bo'ldi. "Twistronics" ning ajoyib ta'siri tadqiqotchilarning kashshof ishlarida misol qilib ko'rsatilgan bo'lib, ikkita bir qatlamli grafen qatlami "sehrli burchak" tw = 1,1 ± 0,1 ° burilish burchagida yig'ilganda juda tekis chiziq paydo bo'lishini ko'rsatdi. .
Ushbu tadqiqotda, o'ralgan ikki qatlamli grafenda (TBLG) "sehrli burchak" da super panjaraning birinchi mikrostripining (strukturaviy xususiyati) izolyatsiyalash bosqichi yarim to'ldirilgan. Tadqiqot guruhi bu Mott izolyatori (o'ta o'tkazuvchanlik xususiyatiga ega izolyator) ekanligini aniqladi, u biroz yuqoriroq va pastroq doping darajalarida o'ta o'tkazuvchanlikni namoyish etadi. Faza diagrammasi supero'tkazuvchi o'tish harorati (Tc) va Fermi harorati (Tf) o'rtasidagi yuqori haroratli supero'tkazgichni ko'rsatadi. Ushbu tadqiqot grafen tarmoqli tuzilishi, topologiyasi va qo'shimcha "Sehrli burchak" yarimo'tkazgich tizimlari bo'yicha katta qiziqish va nazariy munozaralarga sabab bo'ldi. Dastlabki nazariy hisobot bilan taqqoslaganda, eksperimental tadqiqotlar kam uchraydi va endigina boshlangan. Ushbu tadqiqotda jamoa tegishli izolyatsion va o'ta o'tkazuvchanlik holatlarini ko'rsatadigan "sehrli burchak" o'ralgan ikki qatlamli grafenda uzatish o'lchovlarini o'tkazdi.
O'rnatilgan "Sehrli burchak" dan 15% kichik bo'lgan kutilmagan tarzda buzilgan 0,93 ± 0,01 burchak, shuningdek, bugungi kunga qadar xabar qilingan eng kichik va o'ta o'tkazuvchanlik xususiyatlarini namoyish etadi. Ushbu natijalar shuni ko'rsatadiki, yangi korrelyatsiya holati "Sehrli burchak" o'ralgan ikki qatlamli grafenda paydo bo'lishi mumkin, bu birinchi "sehrli burchak" dan pastroq, grafenning birinchi mikrotasmasidan tashqarida. Ushbu "sehrli shox" o'ralgan ikki qatlamli grafen qurilmalarini qurish uchun jamoa "yirtmoq va yig'ish" usulidan foydalangan. Olti burchakli bor nitridi (BN) qatlamlari orasidagi struktura kapsulalangan; Cr/Au (xrom/oltin) chekka kontaktlariga ulangan bir nechta simlar bilan Hall rod geometriyasiga naqshlangan. Butun "Sehrli burchak" o'ralgan ikki qatlamli grafen qurilmasi orqa eshik sifatida ishlatiladigan grafen qatlamining tepasida ishlab chiqarilgan.
Olimlar nasosli HE4 va HE3 kriostatlarida asboblarni o'lchash uchun standart to'g'ridan-to'g'ri oqim (DC) va o'zgaruvchan tok (AC) qulflash usullaridan foydalanadilar. Jamoa qurilmaning uzunlamasına qarshiligi (Rxx) va kengaytirilgan eshik kuchlanishi (VG) diapazoni o'rtasidagi munosabatni qayd etdi va 1,7K haroratda B magnit maydonini hisoblab chiqdi. Kichik elektron-teshik assimetriyasi "Sehrli burchak" o'ralgan ikki qatlamli grafen qurilmasining o'ziga xos xususiyati ekanligi kuzatildi. Oldingi hisobotlarda kuzatilganidek, jamoa ushbu natijalarni qayd etdi va hozirgacha o'ta o'tkazuvchan bo'lgan hisobotlarni batafsil bayon qildi. Xarakterli "Sehrli burchak" ikki qatlamli grafen qurilmasining minimal burilish burchagini buradi. Landau fan-chartini sinchkovlik bilan o'rganish bilan tadqiqotchilar ba'zi diqqatga sazovor xususiyatlarga ega bo'lishdi.
Masalan, Landau darajasining yarmini to'ldirishdagi cho'qqisi va ikki marta degeneratsiyasi ilgari kuzatilgan Momentga o'xshash izolyatsiya holatlariga mos keladi. Jamoa taxminiy spin vodiysi SU(4) simmetriyasida uzilish va yangi kvazzarracha Fermi sirtining hosil bo'lishini ko'rsatdi. Biroq, tafsilotlar batafsilroq tekshirishni talab qiladi. Supero'tkazuvchanlikning ko'rinishi ham kuzatildi, bu avvalgi tadqiqotlarga o'xshash Rxx (uzunlamasına qarshilik) ni oshirdi. Keyin jamoa o'ta o'tkazuvchanlik fazasining kritik haroratini (Tc) tekshirdi. Ushbu namunadagi supero'tkazgichlarning optimal dopingi uchun hech qanday ma'lumot olinmaganligi sababli, olimlar 0,5 K gacha kritik haroratni qabul qilishdi. Biroq, bu qurilmalar o'ta o'tkazuvchanlik holatidan aniq ma'lumotlarni olishga qodir bo'lmaguncha samarasiz bo'ladi. Supero'tkazuvchi holatni qo'shimcha tekshirish uchun tadqiqotchilar qurilmaning to'rt terminalli kuchlanish-oqim (VI) xususiyatlarini turli tashuvchining zichligida o'lchadilar.
Olingan qarshilik shuni ko'rsatadiki, super oqim kattaroq zichlik oralig'ida kuzatiladi va parallel magnit maydon qo'llanilganda super oqimning bostirilishini ko'rsatadi. Tadqiqotda kuzatilgan xatti-harakatlar haqida ma'lumot olish uchun tadqiqotchilar Bistritzer-MacDonald modeli va yaxshilangan parametrlardan foydalangan holda "Sehrli burchak" buralgan ikki qatlamli grafen qurilmasining Moir diapazoni tuzilishini hisoblab chiqdilar. "Sehrli burchak" burchagining oldingi hisob-kitobi bilan solishtirganda, hisoblangan past energiyali Moire bandi yuqori energiya bandidan ajratilmagan. Qurilmaning burilish burchagi boshqa joyda hisoblangan "sehrli burchak" burchagidan kichikroq bo'lsa-da, qurilma oldingi tadqiqotlar (Mort izolyatsiyasi va o'ta o'tkazuvchanlik) bilan kuchli bog'liq bo'lgan hodisaga ega bo'lib, fiziklar buni kutilmagan va amalga oshirish mumkin deb topdilar.
Katta zichlikdagi xatti-harakatlarni (har bir energiyada mavjud bo'lgan holatlar soni) qo'shimcha baholashdan so'ng, olimlar tomonidan kuzatilgan xususiyatlar yangi paydo bo'lgan bog'liq izolyatsiya holatlariga tegishli. Kelajakda izolyatsiyaning g'alati holatini tushunish va ularni kvant spinli suyuqliklar sifatida tasniflash mumkinligini aniqlash uchun holatlar zichligini (DOS) batafsilroq o'rganish amalga oshiriladi. Shu tarzda, olimlar kichik burilish burchagi (0,93 °) bilan o'ralgan ikki qatlamli grafen qurilmasida Moxga o'xshash izolyatsion holat yaqinida o'ta o'tkazuvchanlikni kuzatdilar. Ushbu tadqiqot shuni ko'rsatadiki, hatto bunday kichik burchaklar va yuqori zichliklarda ham, elektron korrelyatsiyasining muare xususiyatlariga ta'siri bir xil bo'ladi. Kelajakda izolyatsion fazaning spin vodiylari o'rganiladi va yangi supero'tkazuvchi faza pastroq haroratda o'rganiladi. Eksperimental tadqiqotlar ushbu xatti-harakatning kelib chiqishini tushunish uchun nazariy harakatlar bilan birlashtiriladi.
Yuborilgan vaqt: 2019-yil 08-oktabr