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凝聚态物理 > 中尺度与纳米尺度物理

arXiv:2411.14113 (cond-mat)
[提交于 2024年11月21日 ]

标题: 在MoS2上的菱形四层石墨烯中促进和成像谷间相干序

标题: Promoting and imaging intervalley coherent order in rhombohedral tetralayer graphene on MoS2

Authors:Wei-Yu Liao, Wen-Xiao Wang, Shihao Zhang, Yang Zhang, Ling-Hui Tong, Wenjia Zhang, Hao Cai, Yuan Tian, Yuanyuan Hu, Li Zhang, Lijie Zhang, Zhihui Qin, Long-Jing Yin
摘要: 多层菱形石墨烯(RG)最近作为一种结构简单的新型平坦带系统出现,这有助于探索具有高度有序电子排列的相互作用驱动的相关状态。 尽管通过输运测量在RG中观察到了多种多体有序行为,但对这些相关相在实空间中的直接显微可视化仍然缺乏。 在这里,我们通过成像关联态的波函数原子尺度空间重构,在放置在MoS2上的四层RG中,在77 K时发现了强大的谷间相干序,这是之前长期预测的RG基态。 通过使用扫描隧道显微镜,我们在部分填充的平坦带中观察到电子关联的光谱特征,其中出现了明显的分裂。 在平坦带约60%和70%填充度时,我们在液氮温度下在石墨烯晶格上观察到具有<sqrt>3 x <sqrt>3超晶胞的原子尺度重构图案,这表明了相互作用电子的强谷间相干相。 <sqrt>3 x <sqrt>3图案在MoS2支撑的RG中被观察到,而在相同实验条件下,hBN基的RG中则不存在,这表明自旋轨道邻近效应有显著影响。 我们的结果为四层RG中的关联相提供了微观见解,并强调了通过范德华邻近效应实现高度可访问的集体现象的重要潜力。
摘要: Multilayer rhombohedral graphene (RG) has recently emerged as a new, structurally simple flat-band system, which facilitates the exploration of interaction-driven correlation states with highly ordered electron arrangements. Despite a variety of many-body order behaviors observed in RG by transport measurements, the direct microscopic visualization of such correlated phases in real space is still lacking. Here, we show the discovery of a robust intervalley coherent order, a long-predicted ground state in RG, at 77 K in tetralayer RG placed on MoS2 via imaging atomic-scale spatial reconstruction of wave functions for correlated states. By using scanning tunnelling microscopy, we observe spectroscopic signatures of electronic correlations at partially filled flat bands, where distinct splitting appears. At ~60% and ~70% fillings of the flat bands, we visualize atomic-scale reconstruction patterns with a <sqrt>3 x <sqrt>3 supercell on graphene lattice at liquid nitrogen temperature, which indicates a robust intervalley coherent phase of the interacting electrons. The <sqrt>3 x <sqrt>3 pattern is observed in MoS2-supported RG, while it is absent in hBN-based ones under the same experimental conditions, suggesting the significant influence of spin-orbit proximity effect. Our results provide microscopic insights into the correlated phases in tetralayer RG and highlight the significant potential for realizing highly accessible collective phenomena through Van der Waals proximity.
评论: 21页,5图
主题: 中尺度与纳米尺度物理 (cond-mat.mes-hall) ; 强关联电子 (cond-mat.str-el)
引用方式: arXiv:2411.14113 [cond-mat.mes-hall]
  (或者 arXiv:2411.14113v1 [cond-mat.mes-hall] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2411.14113
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: Longjing Yin [查看电子邮件]
[v1] 星期四, 2024 年 11 月 21 日 13:18:53 UTC (1,098 KB)
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