第一作者：Yang Xu
通訊作者：Yang Xu, Veit Elser, Kin Fai Mak, Jie Shan
通訊單位：康奈爾大學(xué)
研究亮點：
1. 研究了莫爾超晶格的部分填充物中大量的相關(guān)絕緣態(tài)。
2. 發(fā)現(xiàn)了相關(guān)絕緣態(tài)產(chǎn)生機(jī)制，并發(fā)展了t-V模型
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自從魔角石墨烯橫空出世以來，科學(xué)家對莫爾超晶格的癡迷到了近乎瘋狂的程度。只要是二維材料，都想要拿來扭一扭，看看會不會出現(xiàn)奇特的物理現(xiàn)象。說不定什么時候，下一個諾貝爾物理學(xué)獎，就是這么扭出來的。
加上今日的最新突破，今年以來，二維材料至少已經(jīng)發(fā)表超過20篇Science/Nature，以下為部分論文信息。
莫爾超晶格一般通過兩個堆疊晶格形成小的扭曲角度或兩個周期不匹配度小的晶格實現(xiàn)。莫爾超晶格具有平帶電子結(jié)構(gòu)，可表現(xiàn)出超導(dǎo)性，相關(guān)絕緣態(tài)和拓?fù)湎嗟纫幌盗械奶厥馕锢憩F(xiàn)象。具有明顯更強(qiáng)的相關(guān)性，
過渡金屬二硫?qū)倩铮═MD）形成的莫爾超晶格具有獨特的性質(zhì)，在每個超晶格位置的一個孔處表現(xiàn)出Mott絕緣狀態(tài)，而且，在填充因子為1/3和2/3時，往往會出現(xiàn)Wigner結(jié)晶。這種強(qiáng)大的遠(yuǎn)程相互作用，為豐富的相關(guān)態(tài)相圖提供了研究的可能。
有鑒于此，康奈爾大學(xué)Jie Shan，Yang Xu，Kin Fai Mak和Veit Elser等人研究了WSe2 / WS2莫爾超晶格的部分填充物中大量的相關(guān)絕緣態(tài)。
圖1. 范德華異質(zhì)結(jié)平臺構(gòu)建
研究表明，這些相關(guān)絕緣態(tài)是由下層超晶格中的電荷排序產(chǎn)生的，能級范圍較寬，從遠(yuǎn)大于t到與t大致相同。在WSe2 / WS2莫爾超晶格中，當(dāng)U? V和t的極限時，t-V模型有效地描述了每個位點少于一個粒子的系統(tǒng)。
研究人員發(fā)現(xiàn)，相對于t，電荷有序態(tài)的激發(fā)能變化很大，并且這些態(tài)的性質(zhì)比廣義Wigner晶體豐富得多。
圖2. 大量相關(guān)絕緣態(tài)的發(fā)現(xiàn)
圖3. 相關(guān)絕緣態(tài)受溫度的影響
總之，這項研究工作表明，TMD莫爾超晶格可以用于由t-V模型描述的量子仿真器，為金屬-絕緣體躍遷，非常規(guī)超導(dǎo)性和量子磁性的研究帶來了新的思路。
參考文獻(xiàn)：
Yang Xu et al. Correlated insulating states at fractional fillings of moiré superlattices. Nature 2020, 587, 214–218.
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2868-6
