Estudiante de posgrado en física de la materia condensada en la Universidad de Jiaotong.
La fuerte correlación (interacción electrón-electrón) es un concepto importante en la física de la materia condensada, que aporta muchos fenómenos físicos importantes, como el magnetismo, la superconductividad de alta temperatura, etc. En los últimos años, se han preparado superredes Moiré bidimensionales (como el grafeno de ángulo mágico) mediante el apilamiento angular de materiales bidimensionales iguales o diferentes, y se han descubierto fuertes fenómenos de correlación en estos materiales, incluidos aisladores de Mott, superconductores y orbitales. Magnetismo, envejecimiento de aisladores, cristales de Wigner, etc. Plantea muchas preguntas interesantes y proporciona una nueva plataforma para estudiar física fuertemente correlacionada. Entre muchos sistemas de superred molares, la superred ABC de tres capas de grafeno/nitruro de boro tiene una gran controlabilidad. Uno puede simplemente ajustar el voltaje de la compuerta para ajustar continuamente la concentración de portadores, la fuerza de correlación y las propiedades topológicas en el sistema, logrando así metales in situ, aisladores Mott, superconductores y aisladores antiguos en la superred molar de grafeno de tres capas ABC. Sin embargo, debido a la presencia de metal de puerta superior, los trabajos experimentales anteriores se centraron principalmente en mediciones de transporte eléctrico y carecían de información espectral importante.
Para detectar directamente información básica como la intensidad de correlación en el sistema de superred Moiré, la rejilla superior del dispositivo está diseñada como una aleación de níquel-cromo con una cierta transmitancia bajo luz infrarroja, utilizando la transformada de Fourier. La espectroscopia de fotocorriente mide el estado fuertemente correlacionado (estado aislante de Mott) de la superred de Mohr de grafeno de tres capas ABC. A medida que aumenta el campo eléctrico vertical, al medir el espectro de transición óptica de la banda de valencia y la banda de conducción, se observa que el ancho de la banda de energía de la superred de Mohr de grafeno de tres capas disminuirá y el ancho de banda de energía mínimo puede alcanzar ~ 12 en el rango experimental meV, que es significativamente más pequeño que la energía de Coulomb electrón-electrón estimada de ~25 meV, lo que respalda la teoría de que los efectos de correlación desempeñan un papel dominante en el sistema. Además, al ajustar la concentración de portadores, el sistema se ajustó al estado aislante de Mott de V = 1/2, es decir, hay dos electrones en cada superred de Mohr, y se observó una transición óptica con una energía de 18 meV. A través del análisis, se concluye que esta transición corresponde a la transición óptica del cinturón de Hubbard inferior (LHB) al cinturón de Hubbard superior (LHB), que es el electrón en el sistema. Y mediante un análisis más detallado, podemos descartar la posibilidad de que el estado aislante de Mott con v = 1/2 sea polarización de espín o de valle. Este resultado experimental prueba directamente la existencia del fuerte efecto de correlación en el sistema de superred de Moiré de grafeno de tres capas y proporciona la escala de energía relacionada con el modelo de Hubbard que describe el sistema de correlación fuerte, lo que proporciona una descripción precisa de la superred de Moiré. La correlación proporciona apoyo experimental. Al mismo tiempo, este trabajo demuestra las ricas propiedades físicas de la superred molar de grafeno de tres capas y las ventajas únicas de la espectroscopía de corriente infrarroja por transformada de Fourier en mediciones de sistemas relacionados.
Presentación del profesor
Chen Guorui, decano de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad Jiao Tong de Shanghai, profesor asociado y supervisor doctoral.
Se graduó de la Universidad de Shandong en 2010 con una Licenciatura en Ciencias; se graduó del Departamento de Física de la Universidad de Fudan en 2016 con un Doctorado en Física. 2065 438+07-2020 Realiza investigación postdoctoral en la Universidad de California, Berkeley y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. A finales de 2020, se incorporó a la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad Jiao Tong de Shanghai como profesor asociado y líder de proyecto. Grafeno y otros materiales bidimensionales, heterounión bidimensional de Van der Waals, superred molar de grafeno, correlación fuerte y física superconductora, física topológica, diseño y preparación de nuevos dispositivos cuánticos, medición de transporte eléctrico de campo magnético fuerte a baja temperatura, efecto Hall cuántico etc.
Enlace del artículo
https://www.science.org/doi/10.1126/science.