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康奈尔大学Nature: 莫尔MoTe2中分数Chern绝缘体的热力学证据

时间：2023-08-01 来源： 浏览：

康奈尔大学Nature: 莫尔MoTe2中分数Chern绝缘体的热力学证据

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2023年7月26日，Nature在线发表了康奈尔大学Jie Shan和Kin Fai Mak 课题组的研究论文，题目为《 Thermodynamic evidence of fractional Chern insulator in moiré Mo Te 2 》。

Chern绝缘体是量子霍尔态的晶格类似物，可以在零磁场下表现出高温拓扑序，从而实现下一代拓扑量子器件。 分数Chern绝缘体（FCI）原则上可以在零磁场下产生分数量子霍尔效应（FQHE）和非阿贝尔（non-Abelian）激发，这是凝聚态物理学中备受追捧的物质相。 到目前为止，整数Chern绝缘体已经在零磁场下的几个体系中得到了实验证明，但分数Chern绝缘体仅在有限磁场下的石墨烯基体系中得到报道。 支持可调拓扑平带的半导体莫尔条纹材料的出现，为实现分数Chern绝缘体开辟了新的机会 。在此研究中，作者通过结合局部电子可压缩性和磁光测量，报道了在 小角度转角双层Mo Te 2 中零磁场下整数和分数Chern绝缘体的热力学证据。 当空穴填充因子ν = 1和2/3时，体系是不可压缩的，并自发 地破坏了 时间反演对称性 。从填充因子中的态随外加磁场的色散 可以看出 它们分别是整数和分数Chern绝缘体，研究进一步证明了涉及 Chern绝缘体的电场调节拓扑相变 。这项研究发现为证明半导体莫尔条纹材料中的量子化分数霍尔电导、任意子激发和编织铺平了道路。

图1  tMo Te 2 中的铁磁不可压缩态

图2  整数和分数Chern绝缘体

图3 相图

图4  拓扑相变

【 论文链接 】
Zeng, Y., Xia, Z., Kang, K. et al. Thermodynamic evidence of fractional Chern insulator in moiré Mo Te 2 . Nature , 2023 . https://doi.org/10.1038/s41586-023-06452-3

【其他相关文献】

[1]  Li, T., Jiang, S., Shen, B. et al. Quantum anomalous Hall effect from intertwined moiré bands. Nature , 2021 , 600, 641–646. https://doi.org/10.1038/s41586-021-04171-1
[2]  Xie, Y., Pierce, A.T., Park, J.M. et al. Fractional Chern insulators in magic-angle twisted bilayer graphene. Nature , 2021 , 600, 439–443. https://doi.org/10.1038/s41586-021-04002-3
[3]  Tang, E., Mei, J.W. & Wen, X.G. High-Temperature Fractional Quantum Hall States. Phys. Rev. Lett ., 2011 , 106, 236802 . https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.106.236802
[4]  Neupert, T., Santos, L., Chamon, C. et al. Fractional Quantum Hall States at Zero Magnetic Field. Phys. Rev. Lett ., 2011 , 106, 236804 . https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.106.236804

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