拓扑平带中的电子不错在相干效应的开动下变成新的拓扑态。五层菱面体/六方氮化硼 (hBN) 莫尔超晶格被解说在苟简 400 mK 时具有分数目子反常霍尔效应 (FQAHE)迪士尼彩乐园到微hyhyk1好，激发了围绕莫尔效应的基本机制和作用的磋议。相配是，还是提议了具有非平时拓扑的新电子晶身形。
在这里，麻省理工学院物理系巨龙教会团队讨教了一项计划，通过电传输测量，探索了电子温度低至 40 mK 时菱面体五层和四层石墨烯/六方氮化硼莫尔超晶格的特点。计划发现，在五层器件中，出现了比之前报说念多出两个的分数目子反常霍尔态，同期跟随更小的 Rxx 值。而在新的四层器件中，作家在莫尔填充因子 v = 3/5和2/3下不雅察到 FQAH 效应。在基础温度和小电流条款下，计划还发现了一种全新的彭胀量子反常霍尔态和磁滞欢跃，其特征是 Rxy=h/e2和 Rxx 的十足淹没。这种情景在 v从0.5到1.3的宽界限内通晓。但是，跟着温度或电流升高，EQAH 态逐渐淹没，部分编削为 FQAH 液体。此外，作家还不雅察到，由位移场开动的从 EQAH 态到费米液体、FQAH 液体以及可能的复合费米液体的量子相变。相干恶果以“Extended quantum anomalous Hall states in graphene/hBN moiré superlattices”为题发表在《Nature》上，第一作家为博士后路正光，韩同航和姚宇轩(之前为清华大学本科探访生，2024年1月成为莱斯大学博士生)为论文共同第一作家！
值得刺观念是，在此之前路正光、韩同航互助以共同第一作家已发表了2篇《Nature》和1篇《Science》，这是他们互助的第四篇正刊，这是姚宇轩当作探访生在本科期间的第三篇正刊，被称为2D材料堆栈奇才！
五层和四层石墨烯中的 FQAHE
计划展示了在低温条款下（最低至10 mK），菱面体四层和五层石墨烯/六方氮化硼（hBN）莫尔超晶格中不雅察到的分数目子反常霍尔效应。图 1a 显现了器件的旨趣图，其中 FQAHE 在电子远隔莫尔超晶格极化时出现。矫正的滤波器使电子温度显赫裁汰，Rxy 和 Rxx 的变化在多个填充因子处阐发为量化平台和电阻下落（图 1b）。在新开发的四层器件（图 1d）中，通常在 v=3/5,2/3,1 等填充因子下不雅察到通晓的 FQAHE，且 Rxx 值更低。此外，器件 1 和 2（五层）与器件 3（四层）之间的扭转角互异（约 0.77° 和 0.22°）导致电荷密度的不同，可能解释了它们之间分数态数目的互异（图 1c）。这些罢休与表面瞻望一致，进一步成立了 hBN 莫尔超晶格当作 FQAHE 材料家眷的重地面位，为拓扑量子态的计划提供了新的视角。
图 1：菱形五层和四层石墨烯/六方氮化硼莫尔超晶格器件中的 FQAHE
EQAH 情景
图 2 展示了开导 1 在不同条款下的环节特点，揭示了三个区域的特有举止（图 2a, b）。区域 1 以菱形粉饰 v=1/2 隔壁，区域 2 从 v=0.55 延长至 v=0.9，区域 3 则涵盖 v=0.93 至 v=1.03。这些区域包括一个显赫的反常霍尔区，贯穿了低 v 下的绝缘区域（可能为维格纳晶体）和分数目子反常霍尔（FQAHE）区域。在低温（10 mK）下，Rxx 在 v=0.5–1.3 界限内险些十足淹没，而 Rxy 呈现宽平台（图 2c, d）。在四层器件中，区域 2 和 3 的特点消失，Rxy 平台彭胀至 v=1.3，显现了与传统 FQAHE 不同的举止。图 2e, f 中的磁滞数据进一步说明了这些量化情景的存在，这些情景被定名为彭胀量子反常霍尔态。EQAH 不依赖于底层莫尔超晶格，并粉饰了比任何 FQAHE 更广的界限，显现出其当作新拓扑电子态的大宗性和深广性，为拓扑物理的计划提供了全新视角
图 2：器件 1（五层器件）中的 EQAH 情景
电流引起的 EQAH 情景击穿
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图 3 展示了 EQAH 情景在不同电流激励下的举止。通过施加直流电流并重复渺小疏通电流，计划发现，当电流逐渐加多至 2.3 nA 时，Rxy 的宽平台（图 3a）和 Rxx 的零电阻情景（图 3b）逐渐淹没，编削为访佛高温条款下的特点弧线。这标明，高电流激励会松开 EQAH 情景，使其被 FQAH 液体所取代。与温度升高不同，电流加多激发了非单调变化：Rxx 在某些填充因子下先升后降，而 Rxy 则出现访佛的非单调举止（图 3a, b）。在两个典型 EQAH 情景中（图 3c-f），Rxx 在低电流下保合手为零，但在临界电流时出现峰值，与此同期，Rxy 从通晓值斯须跳变。这种阈值举止在高温下淹没，电阻特点趋于通晓。这种欢跃与超导体的临界举止和陈绝缘体的击穿特点访佛，但 EQAH 情景的击穿机制与传统陈绝缘体霄壤之别，展现了其特有的非线性电流反应特点
图 3：器件 1（五层石墨烯/六方氮化硼器件）中 EQAH 态的解析
D辅导的相变
位移场 D 是诊治石墨烯平带物理的深广成分，通过微调 D 不错影响不同基态之间的竞争（图 4a, b）。在特定的 D 界限内，不雅察到的电阻举止与 EQAH 态一致，其中 R xy 呈现量化平台，R xx降至零，标明从复合费米液体（CFL）到 EQAH 再到谷极化费米液体的量子相变。进一步计划显现，这种平台仅在低和缓小电流条款下出现，而 CFL 态则不显现这种依赖性（图 4c-f）。此外，EQAH 态下的击穿仅发生在低温，而高温下则保合手通晓（图 4g, h），这明确分辩了 EQAH 和 CFL 的实质互异。在某些分数填充因子（如v=3/5,4/7,5/9）下，位移场还八成辅导从 EQAH 到 FQAH 或费米液体的相变（图 4i-n）。基础温度下，这些相变呈现为 R xy 的量化平台，而高温会导致 EQAH 态淹没，编削为其他态，具体取决于 D 和温度的变化。进一措施整 D 还能激发相变至费米液体或维格纳晶体。这些罢休标明，位移场不仅是调控拓扑量子态的深广器用，还能达成复杂的相变诊治。
图 4：从 EQAH 情景到 CFL 和 FQAH 液体的相变
小结
本计划标明，EQAH 态是一种全新的拓扑电子相，零磁场下阐发出量子化的电阻特点（图 1, 图 2），并具有较着的温度和电流依赖性。EQAH 态可能由两种机制变成：一是访佛量子反常霍尔晶体（QAHC），通过莫尔条纹调制能带结构和贝里曲率漫步而通晓；二是访佛高磁场下的重入量子霍尔效应（RQHE），由量子霍尔液体和拓扑平时的维格纳晶体共同孝敬。EQAH 态的特有之处在于它发生在零磁场下，而况粉饰较宽的填充因子界限，显赫区别于传统量子霍尔态和陈绝缘体。尽管 EQAH 态可能与电子晶体相干，其零磁场下的存在仍是前所未见的欢跃。以前实践不错通过晶格测量或噪声分析进一步考证其电子晶体特点。这一发现为探索 QAHC 和拓扑电子态提供了新契机，揭示了前所未有的物资情景。
起原：高分子科学前沿
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