論文の概要: Imaging Coulomb interactions and migrating Dirac cones in twisted graphene by local quantum oscillations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.10675v1
- Date: Mon, 15 Jul 2024 12:47:22 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-16 15:21:26.978538
- Title: Imaging Coulomb interactions and migrating Dirac cones in twisted graphene by local quantum oscillations
- Title（参考訳）: 局所量子発振によるグラフェンのクーロン相互作用のイメージングとディラックコーンの移動
- Authors: Matan Bocarsly, Indranil Roy, Vishal Bhardwaj, Matan Uzan, Patrick Ledwith, Gal Shavit, Nasrin Banu, Yaozhang Zhou, Yuri Myasoedov, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Yuval Oreg, Dan Parker, Yuval Ronen, Eli Zeldov,
- Abstract要約: ナノスケール走査型超伝導量子干渉装置を用いて、交流三層グラフェンの局所熱力学的量子振動を56mT以下の磁場で撮像する。
電子状態の占有による帯電自己エネルギーは,高キャリア密度物理を説明する上で重要である。
伝導平板の半充填では、ストーナー様対称性の破れが観察され、これは相転移の階層における最も堅牢な機構であることが示された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.23191656838250044
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Flat band moir\'e graphene systems have emerged as a quintessential platform to investigate correlated phases of matter. A plethora of interaction-driven ground states have been proposed, and yet despite extensive experimental effort, there has been little direct evidence that distinguishes between the various phases, in particular near charge neutrality point. Here, we use a nanoscale scanning superconducting quantum interference device to image the local thermodynamic quantum oscillations in alternating-twist trilayer graphene at magnetic fields as low as 56 mT, which reveal ultrafine details of the density of states and of the renormalization of the single-particle band structure by Coulomb interactions. We find that the charging self-energy due to occupied electronic states, is critical in explaining the high carrier density physics. At half-filling of the conduction flat band, we observe a Stoner-like symmetry breaking, suggesting that it is the most robust mechanism in the hierarchy of phase transitions. On approaching charge neutrality, where the charging energy is negligible and exchange energy is dominant, we find the ground state to be a nematic semimetal which is favored over gapped states in the presence of heterostrain. In the revealed semimetallic phase, the flat-band Dirac cones migrate towards the mini-Brillouin zone center, spontaneously breaking the C_3 rotational symmetry. Our low-field local quantum oscillations technique presents an alluring avenue to explore the ground states of diverse strongly interacting van der Waals systems.
- Abstract（参考訳）: 平らなバンドモワールグラフェン系は、物質の相関位相を研究するための四面体として出現している。
多くの相互作用駆動基底状態が提案されているが、大規模な実験的試みにもかかわらず、様々な相、特に電荷中立点とを区別する直接的な証拠はほとんどない。
ここでは, ナノスケール走査型超伝導量子干渉装置を用いて, 交流三層グラフェン中の局所熱力学的量子振動を56mT以下の低磁場で撮像し, 状態密度とクーロン相互作用による単一粒子バンド構造の再正規化の極細な詳細を明らかにする。
電子状態の占有による帯電自己エネルギーは,高キャリア密度物理を説明する上で重要である。
伝導平板の半充填では、ストーナー様対称性の破れが観察され、これは相転移の階層における最も堅牢な機構であることが示された。
充電エネルギーが無視され、交換エネルギーが支配的な電荷中立性に近づくと、基底状態はヘテロスレインの存在下でギャップ状態よりも好まれるネマティック半金属であることが分かる。
明らかな半金属相では、平らなバンドのディラック円錐はミニブリョアンゾーン中心に向かって移動し、C_3回転対称性を自発的に破る。
我々の低磁場局所量子発振技術は、多種多様な相互作用を持つファンデルワールス系の基底状態を探究するための順応的な道を示す。
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