【摘 要】
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近年来,转角二维材料为凝聚态物理发展注入了新的活力。人们利用二维材料的晶格失配与层间转角,构建了二维摩尔超晶格,实现了对体系对称性及能带结构的调控。在摩尔超晶格体系中,人们观测到关联绝缘态、超导、量子反常霍尔效应、魏格纳电子晶体等新奇物理现象,也使得层间转角成为二维材料领域一个新的可控自由度。本论文聚焦于转角双层-双层石墨烯体系,涉及其中的关联绝缘态、电子-声子相互作用、临界行为以及磁阻标度行为。
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院物理研究所)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院物理研究所
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近年来,转角二维材料为凝聚态物理发展注入了新的活力。人们利用二维材料的晶格失配与层间转角,构建了二维摩尔超晶格,实现了对体系对称性及能带结构的调控。在摩尔超晶格体系中,人们观测到关联绝缘态、超导、量子反常霍尔效应、魏格纳电子晶体等新奇物理现象,也使得层间转角成为二维材料领域一个新的可控自由度。本论文聚焦于转角双层-双层石墨烯体系,涉及其中的关联绝缘态、电子-声子相互作用、临界行为以及磁阻标度行为。首先,我们得到了质量较高的转角双层-双层石墨烯器件,并观测到其摩尔导带中存在电场可调节的半填充关联绝缘态。该绝缘态在适当电场范围内才会出现,其外部围绕有环状结构。同时绝缘态能隙随平行磁场线性增大,得到的朗德g因子近似为2,表明该半填充绝缘态具有自旋极化的性质。其次,利用转角双层-双层石墨烯中的线性电阻-温度关系,我们对体系中的电子-声子相互作用与临界行为进行了研究。在角度较大时,线性电阻-温度关系可以由电子-声子散射模型定性解释。另外,体系中的线性电阻-温度关系能够被电场直接调制,体现了其中电场可调的电子-声子相互作用。当角度在1.3°附近时,其线性斜率在关联态与普通金属态的相变点（即环状结构边缘）出现极大值,这一现象表明在相变点电子有效质量显著增强。低温下电阻的温度二次系数与变温磁振荡输运结果也给出同样的结论。我们认为这一现象说明此处可能具有量子临界行为,电子-声子相互作用与量子涨落可能同时作用于线性电阻-温度关系斜率的增强。最后,我们对转角双层-双层石墨烯中的磁阻行为进行了研究。体系的摩尔价带和导带中均存在抛物线型磁阻。摩尔价带中的磁阻遵循Kohler标度规则,而在摩尔导带中,靠近强关联区域的磁阻行为明显违背Kohler标度规则。并且通过分析可以发现电阻的磁场二次项系数与零磁场电阻正线性相关。由此我们尝试了另一种新的磁阻标度规则,并发现这一标度规则仅在环状结构边缘附近成立。我们猜测这一现象可能来自于电子有效质量增大所带来的较强电子相互作用。
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