論文の概要: Engineering flat bands in twisted-bilayer graphene away from the magic angle with chiral optical cavities
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.05149v2
- Date: Thu, 28 Mar 2024 09:34:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-29 22:02:51.323501
- Title: Engineering flat bands in twisted-bilayer graphene away from the magic angle with chiral optical cavities
- Title（参考訳）: 光学共振器を用いたマジックアングルから離れたツイスト二層グラフェンの工学的平坦バンド
- Authors: Cunyuan Jiang, Matteo Baggioli, Qing-Dong Jiang,
- Abstract要約: キラル光学キャビティを用いることで、トポロジカルフラットバンドをマジックアングルから遠ざけることができることを示す。
時間反転対称性の破れは、孤立したバンドを平らにし、スペクトルの残りの部分を切り離すのに基本的な役割を果たす。
本研究は,光デバイスを用いたTBGにおけるフラットバンドの工学的可能性を示すものである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Twisted bilayer graphene (TBG) is a recently discovered two-dimensional superlattice structure which exhibits strongly-correlated quantum many-body physics, including strange metallic behavior and unconventional superconductivity. Most of TBG exotic properties are connected to the emergence of a pair of isolated and topological flat electronic bands at the so-called magic angle, $\theta \approx 1.05^{\circ}$, which are nevertheless very fragile. In this work, we show that, by employing chiral optical cavities, the topological flat bands can be stabilized away from the magic angle in an interval of approximately $0.8^{\circ}<\theta<1.3^{\circ}$. As highlighted by a simplified theoretical model, time reversal symmetry breaking (TRSB), induced by the chiral nature of the cavity, plays a fundamental role in flattening the isolated bands and gapping out the rest of the spectrum. Additionally, TRSB suppresses the Berry curvature and induces a topological phase transition, with a gap closing at the $\Gamma$ point, towards a band structure with two isolated flat bands with Chern number equal to $0$. The efficiency of the cavity is discussed as a function of the twisting angle, the light-matter coupling and the optical cavity characteristic frequency. Our results demonstrate the possibility of engineering flat bands in TBG using optical devices, extending the onset of strongly-correlated topological electronic phases in moir\'e superlattices to a wider range in the twisting angle.
- Abstract（参考訳）: ツイスト型二層グラフェン(TBG)は、最近発見された2次元超格子構造であり、奇妙な金属の挙動や非伝統的な超伝導を含む強い相関の量子多体物理学を示す。
TBGのエキゾチックな性質の大部分は、いわゆるマジックアングル($\theta \approx 1.05^{\circ}$)で孤立したトポロジカルな電子バンドの出現に結びついている。
本研究は,光学共振器を用いて,約0.8^{\circ}<\theta<1.3^{\circ}$の間隔で,トポロジカルフラットバンドをマジックアングルから遠ざけることを示す。
単純化された理論モデルによって強調されるように、時間反転対称性の破れ(TRSB)は、空洞のキラルな性質によって誘導され、孤立したバンドを平坦化し、スペクトルの残りの部分を切り離すのに基本的な役割を果たす。
さらに、TRSBはベリー曲率を抑え、位相相転移を誘導し、ギャップを$$Gamma$ポイントで閉じ、チャーン数が$0$に等しい2つの孤立平坦なバンドを持つバンド構造へと導く。
キャビティの効率は、ツイスト角、光-マッター結合、光共振器特性周波数の関数として論じる。
以上の結果から,光デバイスを用いたTBGの工学的フラットバンドの可能性を示し,モワール超格子における強相関トポロジカル電子相の出現をより広い角度まで拡大した。
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