Mohr chiziqlari va yassi kamarlarining fan va kvant fizikasi fanida "Sehrli burchak" deb nomlangan buralgan ikki qatlamli grafen (TBLG) deb nomlangan xatti-harakati olimlarning katta qiziqishini uyg'otdi, garchi ko'plab xususiyatlar qizg'in munozaralarga sabab bo'lsa ham. Science Progress jurnalida chop etilgan yangi tadqiqotda Emilio Colledo va Qo'shma Shtatlar va Yaponiyadagi Fizika va materialshunoslik departamenti olimlari buralgan ikki qatlamli grafenda o'ta o'tkazuvchanlik va o'xshashlikni kuzatdilar. Mott izolyator holatining buralish burchagi taxminan 0,93 darajaga teng. Bu burchak oldingi tadqiqotda hisoblangan "sehrli burchak" burchagidan (1,1°) 15% kichikroq. Ushbu tadqiqot shuni ko'rsatadiki, buralgan ikki qatlamli grafenning "sehrli burchak" diapazoni avval kutilganidan kattaroq.
Ushbu tadqiqot kvant fizikasida qo'llanilishi uchun buralgan ikki qatlamli grafendagi kuchli kvant hodisalarini aniqlash uchun juda ko'p yangi ma'lumotlarni taqdim etadi. Fiziklar "Twistronica" ni grafenda muar va yassi chiziqlar hosil qilish uchun qo'shni van der Waals qatlamlari orasidagi nisbiy burilish burchagi sifatida ta'riflaydilar. Ushbu kontseptsiya tok oqimiga erishish uchun ikki o'lchovli materiallarga asoslangan qurilma xususiyatlarini sezilarli darajada o'zgartirish va sozlashning yangi va noyob usuliga aylandi. "Twistronica" ning ajoyib ta'siri tadqiqotchilarning kashshof ishlarida namoyon bo'ldi, ular ikkita bir qavatli grafen qatlamlari θ=1,1 ± 0,1° "sehrli burchak" burilish burchagida birlashtirilganda juda yassi chiziq paydo bo'lishini ko'rsatdi.
Ushbu tadqiqotda, o'ralgan ikki qatlamli grafen (TBLG) da, "sehrli burchak"dagi superpanjaraning birinchi mikrostripining (strukturaviy xususiyati) izolyatsion fazasi yarim to'ldirilgan edi. Tadqiqot guruhi bu biroz yuqori va pastroq doping darajalarida supero'tkazuvchanlikni namoyon etuvchi Mott izolyatori (o'ta o'tkazuvchanlik xususiyatlariga ega izolyator) ekanligini aniqladi. Faza diagrammasi o'ta o'tkazuvchanlik o'tish harorati (Tc) va Fermi harorati (Tf) o'rtasidagi yuqori haroratli supero'tkazgichni ko'rsatadi. Ushbu tadqiqot grafen tasmasining tuzilishi, topologiyasi va qo'shimcha "Sehrli burchak" yarimo'tkazgich tizimlari bo'yicha katta qiziqish va nazariy munozaralarga olib keldi. Asl nazariy hisobot bilan taqqoslaganda, eksperimental tadqiqotlar kam uchraydi va endigina boshlandi. Ushbu tadqiqotda jamoa tegishli izolyatsion va o'ta o'tkazuvchanlik holatlarini ko'rsatuvchi "sehrli burchak" o'ralgan ikki qatlamli grafenda uzatish o'lchovlarini o'tkazdi.
Kutilmaganda buzilgan 0,93 ± 0,01 burchak, bu belgilangan "Sehrli burchak"dan 15% kichikroq, shu kungacha xabar qilingan eng kichik ko'rsatkich bo'lib, o'ta o'tkazuvchanlik xususiyatlarini namoyish etadi. Ushbu natijalar shuni ko'rsatadiki, yangi korrelyatsiya holati "Sehrli burchak" o'ralgan ikki qatlamli grafenda, grafenning birinchi mikrotasmasidan tashqarida, birlamchi "sehrli burchak"dan pastroqda paydo bo'lishi mumkin. Ushbu "sehrli shox" o'ralgan ikki qatlamli grafen qurilmalarini yaratish uchun jamoa "yirtish va ustma-ust qo'yish" yondashuvidan foydalangan. Olti burchakli bor nitridi (BN) qatlamlari orasidagi struktura kapsulalangan; Cr/Au (xrom/oltin) chekka kontaktlariga ulangan bir nechta simlar bilan Hall sterjen geometriyasiga naqshlangan. Butun "Sehrli burchak" o'ralgan ikki qatlamli grafen qurilmasi orqa darvoza sifatida ishlatiladigan grafen qatlami ustida ishlab chiqarilgan.
Olimlar nasosli HE4 va HE3 kriostatlaridagi qurilmalarni o'lchash uchun standart to'g'ridan-to'g'ri tok (DC) va o'zgaruvchan tok (AC) qulflash texnikasidan foydalanadilar. Jamoa qurilmaning uzunlamasına qarshiligi (Rxx) va kengaytirilgan darvoza kuchlanishi (VG) diapazoni o'rtasidagi bog'liqlikni qayd etdi va 1,7K haroratda B magnit maydonini hisobladi. Kichik elektron-teshik assimetriyasi "Sehrli burchak" buralgan ikki qatlamli grafen qurilmasining ajralmas xususiyati ekanligi kuzatildi. Avvalgi hisobotlarda kuzatilganidek, jamoa ushbu natijalarni qayd etdi va hozirgacha o'ta o'tkazuvchan bo'lgan hisobotlarni batafsil bayon qildi. Xarakterli "Sehrli burchak" ikki qatlamli grafen qurilmasining minimal burish burchagini buradi. Landau ventilyator jadvalini batafsil o'rganish orqali tadqiqotchilar ba'zi diqqatga sazovor xususiyatlarga ega bo'lishdi.
Masalan, yarim to'ldirishdagi cho'qqi va Landau sathining ikki baravar degeneratsiyasi ilgari kuzatilgan Momentga o'xshash izolyatsiya holatlariga mos keladi. Jamoa taxminiy spin vodiysi SU(4) simmetriyasining buzilishini va yangi kvazizarracha Fermi yuzasining shakllanishini ko'rsatdi. Biroq, tafsilotlar batafsilroq tekshirishni talab qiladi. Oldingi tadqiqotlarga o'xshash Rxx (bo'ylama qarshilik) ni oshirgan o'ta o'tkazuvchanlikning ko'rinishi ham kuzatildi. Keyin jamoa o'ta o'tkazuvchan fazaning kritik haroratini (Tc) tekshirdi. Ushbu namunadagi o'ta o'tkazgichlarni optimal qo'shib qo'yish uchun hech qanday ma'lumot olinmaganligi sababli, olimlar 0,5K gacha bo'lgan kritik haroratni taxmin qilishdi. Biroq, bu qurilmalar o'ta o'tkazuvchanlik holatidan aniq ma'lumotlarni olish imkoniga ega bo'lmaguncha samarasiz bo'lib qoladi. O'ta o'tkazuvchanlik holatini yanada o'rganish uchun tadqiqotchilar turli tashuvchilar zichligida qurilmaning to'rtta terminalli kuchlanish-tok (VI) xususiyatlarini o'lchadilar.
Olingan qarshilik shuni ko'rsatadiki, super tok kattaroq zichlik diapazonida kuzatiladi va parallel magnit maydon qo'llanilganda super tokning bostirilishini ko'rsatadi. Tadqiqotda kuzatilgan xatti-harakatlar haqida tushuncha olish uchun tadqiqotchilar Bistritzer-MacDonald modeli va yaxshilangan parametrlar yordamida "Sehrli burchak" burama ikki qatlamli grafen qurilmasining Moir tasma tuzilishini hisobladilar. "Sehrli burchak" burchagining avvalgi hisob-kitobi bilan taqqoslaganda, hisoblangan past energiyali Moire tasma yuqori energiya tasmasidan ajratilmagan. Qurilmaning burish burchagi boshqa joyda hisoblangan "sehrli burchak" burchagidan kichikroq bo'lsa-da, qurilma oldingi tadqiqotlar bilan chambarchas bog'liq bo'lgan hodisaga ega (Mort izolyatsiyasi va o'ta o'tkazuvchanlik), bu fiziklar tomonidan kutilmagan va amalga oshirish mumkin deb topilgan.
Yuqori zichlikdagi xatti-harakatlarni (har bir energiyada mavjud bo'lgan holatlar soni) batafsil baholagandan so'ng, olimlar tomonidan kuzatilgan xususiyatlar yangi paydo bo'lgan bog'liq izolyatsiya holatlariga bog'liq. Kelajakda izolyatsiyaning g'alati holatini tushunish va ularni kvant spin suyuqliklari sifatida tasniflash mumkinligini aniqlash uchun holatlar zichligi (DOS) bo'yicha batafsilroq tadqiqot o'tkaziladi. Shu tarzda, olimlar kichik burilish burchagi (0,93°) bo'lgan buralgan ikki qatlamli grafen qurilmasida Moxga o'xshash izolyatsiya holati yaqinida o'ta o'tkazuvchanlikni kuzatdilar. Ushbu tadqiqot shuni ko'rsatadiki, hatto bunday kichik burchaklar va yuqori zichliklarda ham elektron korrelyatsiyasining muar xususiyatlariga ta'siri bir xil. Kelajakda izolyatsiya fazasining spin vodiylari o'rganiladi va past haroratda yangi o'ta o'tkazuvchan faza o'rganiladi. Ushbu xatti-harakatlarning kelib chiqishini tushunish uchun eksperimental tadqiqotlar nazariy harakatlar bilan birlashtiriladi.
Joylashtirilgan vaqt: 2019-yil 8-oktabr