Twisted MoTe2의 분수 양자 변칙 홀 상태의 서명

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자발적인 대칭 파괴와 토폴로지 사이의 상호 작용으로 인해 물질의 이국적인 양자 상태가 발생할 수 있습니다. 유명한 예로 QAH(양자 변칙 홀) 상태가 있는데, 이는 고유 강자성1-3으로 인해 자기장이 0일 때 정수 양자 홀 효과를 나타냅니다. 강한 전자-전자 상호 작용이 있는 경우 자기장이 0인 분수 QAH(FQAH) 상태가 나타날 수 있습니다4-8. 이러한 상태는 위상학적 양자 계산을 위한 중요한 구성 요소인 비아벨리안 애니온(non-Abelian anyons)을 포함하여 분수 여기를 호스팅할 수 있습니다9. 여기에서는 뒤틀린 MoTe2 이중층에서 FQAH 상태의 실험적 특징을 보고합니다. 자기 원형 이색성 측정은 부분적으로 구멍이 채워진 모아레 미니밴드에서 강력한 강자성 상태를 나타냅니다. 트리온 광발광을 센서로 사용하여 우리는 자기장이 적용된 v = -2/3 및 -3/5 강자성 상태에 해당하는 캐리어 밀도의 선형 이동을 보여주는 Landau 팬 다이어그램을 얻습니다. 이러한 변화는 분수 양자화된 홀 컨덕턴스 \({{\boldsymbol{\sigma }}}_{{\boldsymbol{xy}}}=-\frac{2}{3}\frac를 사용하여 FQAH 상태의 Streda 공식 분산과 일치합니다. 각각 {{e}^{2}}{h}\) 및 \(-\frac{3}{5}\frac{{e}^{2}}{h}\)입니다. 더욱이, v = -1 상태는 예측된 QAH 상태11-14와 일치하는 Chern 수 -1에 해당하는 분산을 나타냅니다. 이에 비해, 전자 도핑 측의 여러 비강자성 상태는 분산되지 않습니다. 즉, 사소한 상관 절연체입니다. 관찰된 토폴로지 상태는 토폴로지적으로 사소한 상태로 전기적으로 구동될 수 있습니다. 우리의 연구 결과는 오랫동안 추구해 온 FQAH 상태에 대한 증거를 제공하며 MoTe2 모아레 초격자가 분수 여기를 탐색하기 위한 매력적인 플랫폼임을 보여줍니다.

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이 저자들은 동등하게 기여했습니다: Jiaqi Cai, Eric Anderson

미국 워싱턴주 시애틀 소재 워싱턴대학교 물리학과

Jiaqi Cai, Eric Anderson, William Holtzmann, Yinong Zhang, Di Xiao & Xiaodong Xu

미국 워싱턴주 시애틀 소재 워싱턴대학교 재료공학과

Chong Wang, Xiaowei Zhang, Xiaoyu Liu, Ting Cao, Di Xiao & Xiaodong Xu

중국 홍콩 홍콩대학교 물리학과

풍인판 & 왕야오

HKU-UCAS 이론 및 전산 물리학 공동 연구소, 홍콩, 홍콩, 중국

풍인판 & 왕야오

일본 쓰쿠바 나미키 1-1 소재 국립재료과학연구소 재료나노구조학 국제센터

Takashi Taniguchi

일본 쓰쿠바 나미키 1-1 국립 재료 과학 연구소 기능성 재료 연구 센터

Kenji Watanabe

미국 매사추세츠주 체스트넛 힐 보스턴 칼리지 물리학과

잉 란

미국 매사추세츠 주 케임브리지 소재 매사추세츠 공과 대학 물리학과

량푸

PubMed Google Scholar에서도 이 저자를 검색할 수 있습니다.