論文の概要: Understanding Symmetry Breaking in Twisted Bilayer Graphene from Cluster
Constraints
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.08590v2
- Date: Mon, 21 Aug 2023 09:29:44 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-22 20:19:04.353745
- Title: Understanding Symmetry Breaking in Twisted Bilayer Graphene from Cluster
Constraints
- Title（参考訳）: クラスタ制約による二層グラフェンの対称性破壊の理解
- Authors: Nikita Astrakhantsev, Glenn Wagner, Tom Westerhout, Titus Neupert and
Mark H. Fischer
- Abstract要約: 本研究では, ツイスト二層グラフェンの相図をハバードモデルにより, ハニカム格子上に2つのフェルミオン軌道 (バレー) で記述した。
量子モンテカルロ(QMC)では、原子価結合固体、N'eel-valley反強磁性または電荷密度波相が見つかる。
本研究は, ツイスト二層グラフェンの拡張ハバードモデルにおけるクラスタ制約の概念を活かし, ツイスト二層グラフェンシートにおけるいくつかの対称性破断絶縁相の実現に向けたスキームを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.11249583407496218
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Twisted bilayer graphene is an exciting platform for exploring correlated
quantum phases, extremely tunable with respect to both the single-particle
bands and the interaction profile of electrons. Here, we investigate the phase
diagram of twisted bilayer graphene as described by an extended Hubbard model
on the honeycomb lattice with two fermionic orbitals (valleys) per site.
Besides the special extended {\it cluster interaction} $Q$, we incorporate the
effect of gating through an onsite Hubbard-interaction $U$. Within Quantum
Monte Carlo (QMC), we find valence-bond-solid, N\'eel-valley antiferromagnetic
or charge-density wave phases. Further, we elucidate the competition of these
phases by noticing that the cluster interaction induces an exotic constraint on
the Hilbert space, which we dub {\it the cluster rule}, in analogy to the
famous pyrochlore spin-ice rule. Formulating the perturbative Hamiltonian by
projecting into the cluster-rule manifold, we perform exact diagonalization and
construct the fixed-point states of the observed phases. Finally, we compute
the local electron density patterns as signatures distinguishing these phases,
which could be observed with scanning tunneling microscopy. Our work
capitalizes on the notion of cluster constraints in the extended Hubbard model
of twisted bilayer graphene, and suggests a scheme towards realization of
several symmetry-breaking insulating phases in a twisted-bilayer graphene
sheet.
- Abstract（参考訳）: ツイスト二層グラフェンは相関量子位相を探求するためのエキサイティングなプラットフォームであり、単粒子バンドと電子の相互作用プロファイルの両方について非常に調整可能である。
ここでは, ハニカム格子上の拡張ハバードモデルを用いて, 2つのフェルミオン軌道 (バルブ) を持つ二層グラフェンの相図について検討した。
特別な拡張 {\it cluster interaction} $Q$の他に、オンサイトHubbard-interaction$U$を通じてゲーティングの効果を取り入れます。
量子モンテカルロ(QMC)では、価結合固体、N'eel-valley反強磁性または電荷密度波相が見つかる。
さらに、これらの位相の競合は、クラスター相互作用がヒルベルト空間上のエキゾチックな制約を誘導し、有名なピロクロアのスピン-アイス則に類似させることによって解明する。
クラスタルール多様体に射影して摂動ハミルトニアンを定式化し、正確な対角化を行い、観測された位相の固定点状態を構築する。
最後に, 走査型トンネル顕微鏡で観察できる局所電子密度パターンを, これらの位相を識別するシグネチャとして計算した。
本研究は, ツイスト二層グラフェンの拡張ハバードモデルにおけるクラスタ制約の概念を活かし, ツイスト二層グラフェンシートにおけるいくつかの対称性破断絶縁相の実現に向けたスキームを提案する。
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