論文の概要: Dynamical correlations and order in magic-angle twisted bilayer graphene
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.08529v1
- Date: Fri, 15 Sep 2023 16:46:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-18 13:51:38.084023
- Title: Dynamical correlations and order in magic-angle twisted bilayer graphene
- Title（参考訳）: マジック角ねじれ二層グラフェンの動的相関と秩序
- Authors: Gautam Rai, Lorenzo Crippa, Dumitru C\u{a}lug\u{a}ru, Haoyu Hu, Luca
de' Medici, Antoine Georges, B. Andrei Bernevig, Roser Valent\'i, Giorgio
Sangiovanni, Tim Wehling
- Abstract要約: ツイスト二層グラフェン中のひずみの欠如における電子相関と長距離秩序の出現について検討した。
本稿では,3つの中心現象によって引き起こされる金属状態と,その遷移の性質を説明する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.29022435221103454
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In magic angle twisted bilayer graphene, transport, thermodynamic and
spectroscopic experiments pinpoint at a competition between distinct low-energy
states with and without electronic order, as well as a competition between
localized and delocalized charge carriers. In this study, we utilize Dynamical
Mean Field Theory (DMFT) on the topological heavy Fermion (THF) model of
twisted bilayer graphene to investigate the emergence of electronic
correlations and long-range order in the absence of strain. We explain the
nature of emergent insulating and correlated metallic states, as well as
transitions between them driven by three central phenomena: (i) the formation
of local spin and valley isospin moments around 100K, (ii) the ordering of the
local isospin moments around 10K, and (iii) a cascadic redistribution of charge
between localized and delocalized electronic states upon doping. At integer
fillings, we find that low energy spectral weight is depleted in the symmetric
phase, while we find insulating states with gaps enhanced by exchange coupling
in the zero-strain ordered phases. Doping away from integer filling results in
distinct metallic states: a "bad metal" above the ordering temperature, where
coherence of the low-energy electronic excitations is suppressed by scattering
off the disordered local moments, and a "good metal" in the ordered states with
coherence of quasiparticles facilitated by isospin order. Upon doping, there is
charge transfer between the localized and delocalized orbitals of the THF model
such that they get periodically filled and emptied in between integer fillings.
This charge reshuffling manifests itself in cascades of doping-induced Lifshitz
transitions, local spectral weight redistributions and periodic variations of
the electronic compressibility ranging from nearly incompressible to negative.
- Abstract（参考訳）: マジックアングルツイスト二層グラフェンでは、トランスポート、熱力学および分光実験は、電子秩序の有無に関わらず異なる低エネルギー状態の競合と、局所電荷キャリアと非局在電荷キャリアの競合を突き止めている。
本研究では,2層グラフェンのトポロジカル重フェルミオン(THF)モデル上での動的平均場理論(DMFT)を用いて,ひずみの欠如による電子相関と長距離秩序の出現について検討する。
3つの中心的な現象によって引き起こされるそれらの遷移と同様に、創発的絶縁と相関する金属状態の性質を説明する。
(i)100K前後の局所スピンと谷のアイソスピンモーメントの形成
(二)局所的なアイソスピンモーメントの10K前後の順序付け、
(iii)ドーピング時に局所状態と非局在状態の間の電荷のカスカディック再分配。
整数充填では、低エネルギーのスペクトル重みが対称相で枯渇しているのに対し、ゼロひずみ秩序相における交換結合によりギャップが増大する絶縁状態が見つかる。
低エネルギー電子励起のコヒーレンスが、乱れた局所モーメントを散乱させることで抑制される秩序温度の上方の「悪い金属」と、イソスピン秩序によって促進される準粒子のコヒーレンスを伴う秩序状態の「良い金属」である。
ドーピングの際には、THFモデルの局所化軌道と非局在化軌道の間に電荷移動があり、整数充填の間に周期的に満たされ空になる。
この電荷再シャッフルは、ドーピング誘起リフシッツ転移、局所スペクトル再分配、ほぼ圧縮不可能から負の電子圧縮率の周期的変動のカスケードに現れる。
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