最近發(fā)現(xiàn)在魔角扭曲雙層石墨烯（MATBG）中，扁平電子帶、強(qiáng)相關(guān)性和超導(dǎo)相取決于層間扭曲角θ。雖然控制具有約0.1度的精度已證明，但是關(guān)于局部扭曲角分布的信息很少。在這里，作者使用納米級(jí)針尖掃描超導(dǎo)量子干涉裝置(SQUID-on-tip)獲得處于子霍爾態(tài)的朗道能級(jí)的斷層圖像，并繪制六方氮化硼(hBN) 封裝的MATBG器件的局部變化圖，其相對(duì)精度達(dá)到0.002度，并且空間分辨率為幾個(gè)莫爾周期。研究發(fā)現(xiàn)θ無序程度與MATBG傳輸特性的質(zhì)量之間存在相關(guān)性，并且表明即使是具有相關(guān)狀態(tài)和超導(dǎo)性的最先進(jìn)的設(shè)備，其θ的局部變化也高達(dá)0.1度，具有較大的梯度和跳躍網(wǎng)絡(luò)，并且可能包含沒有局部MATBG行為的區(qū)域。同時(shí)MATBG中的相關(guān)狀態(tài)相對(duì)于扭曲角異常特別脆弱，θ的梯度會(huì)產(chǎn)生大的柵極可調(diào)諧的平面內(nèi)電場(chǎng)，即使在金屬區(qū)域也不會(huì)被屏蔽，從而通過形成邊緣通道而改變量子霍爾態(tài)，可能會(huì)影響相關(guān)態(tài)和超導(dǎo)態(tài)的相圖。因此，作者確立了扭曲角無序作為一種非傳統(tǒng)類型無序的重要性，從而能確保在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用扭曲角梯度，用于相關(guān)現(xiàn)象的實(shí)現(xiàn)和門-可調(diào)的內(nèi)置平面電場(chǎng)以應(yīng)用于設(shè)備應(yīng)用程序。
Figure 1. MATBG中全局和局部量子霍爾特征之間的比較。
Figure 2. 朗道能級(jí)水平的結(jié)構(gòu)和沿線掃描扭曲角的推導(dǎo)
Figure 3. 映射MATBG中的扭曲角和朗道能級(jí)
Figure 4. 內(nèi)部電場(chǎng)，非常規(guī)的量子霍爾態(tài)和扭曲角梯度引起的平衡電流
相關(guān)研究成果于2020年由麻省理工學(xué)院
Pablo Jarillo-Herrero課題組，發(fā)表在Nature（doi.org/10.1038/s41586-020-2255-3）上。原文：Mapping the twist-angle disorder and Landau levels in magic-angle graphene。
