Признаки дробных квантовых аномальных состояний Холла в скрученном MoTe2

Природа (2023)Цитировать эту статью

13 тысяч доступов

3 цитаты

108 Альтметрика

Подробности о метриках

Мы предоставляем неотредактированную версию этой рукописи, чтобы обеспечить ранний доступ к ее результатам. Перед окончательной публикацией рукопись подвергнется дальнейшему редактированию. Обратите внимание, что могут присутствовать ошибки, которые влияют на содержание, и применяются все юридические отказы от ответственности.

Взаимодействие между спонтанным нарушением симметрии и топологией может привести к появлению экзотических квантовых состояний материи. Знаменитым примером является квантовое аномальное состояние Холла (QAH), которое демонстрирует целочисленный квантовый эффект Холла в нулевом магнитном поле из-за внутреннего ферромагнетизма1-3. При наличии сильных электрон-электронных взаимодействий могут возникать состояния дробно-QAH (FQAH) в нулевом магнитном поле4-8. Эти состояния могут содержать дробные возбуждения, включая неабелевы анионы – важнейшие строительные блоки для топологических квантовых вычислений9. Здесь мы сообщаем об экспериментальных признаках состояний FQAH в скрученном бислое MoTe2. Измерения магнитного кругового дихроизма выявили устойчивые ферромагнитные состояния в муаровых мини-зонах с частичным заполнением дырок. Используя трионную фотолюминесценцию в качестве датчика10, мы получаем веерную диаграмму Ландау, показывающую линейные сдвиги плотности носителей, соответствующие ферромагнитным состояниям v = -2/3 и -3/5 при приложенном магнитном поле. Эти сдвиги соответствуют дисперсии состояний FQAH по формуле Стреды с дробно квантованной холловской проводимостью \({{\boldsymbol{\sigma }}}_{{\boldsymbol{xy}}}=-\frac{2}{3}\frac {{e}^{2}}{h}\) и \(-\frac{3}{5}\frac{{e}^{2}}{h}\) соответственно. Более того, состояние v = -1 демонстрирует дисперсию, соответствующую числу Черна -1, что согласуется с предсказанным состоянием QAH11-14. Для сравнения, несколько неферромагнитных состояний со стороны электронного легирования не диспергируются, т.е. являются тривиальными коррелированными изоляторами. Наблюдаемые топологические состояния можно электрически перевести в топологически тривиальные состояния. Наши результаты свидетельствуют о долгожданных состояниях FQAH, демонстрируя, что муаровые сверхрешетки MoTe2 являются интересной платформой для изучения дробных возбуждений.

Это предварительный просмотр контента подписки, доступ через ваше учреждение.

Доступ к журналу Nature и 54 другим журналам Nature Portfolio.

Приобретите Nature+, нашу выгодную подписку с онлайн-доступом.

29,99 долларов США / 30 дней

отменить в любое время

Подпишитесь на этот журнал

Получите 51 печатный выпуск и онлайн-доступ.

199,00 долларов США в год

всего $3,90 за выпуск

Возьмите напрокат или купите эту статью

Цены варьируются в зависимости от типа статьи

от$1,95

до$39,95

Цены могут зависеть от местных налогов, которые рассчитываются во время оформления заказа.

Эти авторы внесли равный вклад: Цзяци Цай, Эрик Андерсон.

Кафедра физики Вашингтонского университета, Сиэтл, Вашингтон, США

Цзяци Цай, Эрик Андерсон, Уильям Хольцманн, Инонг Чжан, Ди Сяо и Сяодун Сюй

Департамент материаловедения и инженерии, Вашингтонский университет, Сиэтл, Вашингтон, США

Чун Ван, Сяовэй Чжан, Сяоюй Лю, Тин Цао, Ди Сяо и Сяодун Сюй

Факультет физики Гонконгского университета, Гонконг, Китай

Фэнжэнь Фань и Ван Яо

HKU-UCAS Объединенный институт теоретической и вычислительной физики в Гонконге, Гонконг, Китай

Фэнжэнь Фань и Ван Яо

Международный центр наноархитектоники материалов, Национальный институт материаловедения, Намики 1-1, Цукуба, Япония

Такаши Танигучи

Исследовательский центр функциональных материалов, Национальный институт материаловедения, Намики 1-1, Цукуба, Япония

Кенджи Ватанабэ

Факультет физики Бостонского колледжа, Честнат-Хилл, Массачусетс, США

Ин Ран

Кафедра физики Массачусетского технологического института, Кембридж, Массачусетс, США

Лян Фу

Вы также можете найти этого автора в PubMed Google Scholar.