Twisted MoTe2 における分数量子異常ホール状態の署名

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自発的な対称性の破れとトポロジーの間の相互作用により、物質のエキゾチックな量子状態が生じる可能性があります。 有名な例は量子異常ホール (QAH) 状態で、固有の強磁性によりゼロ磁場で整数子ホール効果を示します 1-3。 強い電子間相互作用が存在すると、磁場ゼロでのフラクショナル QAH (FQAH) 状態が出現する可能性があります 4-8。 これらの状態は、トポロジカル量子計算の重要な構成要素である非アーベル アニオンを含む分数励起をホストする可能性があります9。 ここでは、ねじれた MoTe2 二重層における FQAH 状態の実験的特徴を報告します。 磁気円二色性測定により、部分的に穴が満たされたモアレ ミニバンドでの堅牢な強磁性状態が明らかになります。 センサーとしてトリオンフォトルミネッセンスを使用すると、印加磁場による v = -2/3 および -3/5 の強磁性状態に対応するキャリア密度の線形シフトを示すランダウ ファン ダイアグラムが得られます。 これらのシフトは、分数量子化されたホール コンダクタンス \({{\boldsymbol{\sigma }}}_{{\boldsymbol{xy}}}=-\frac{2}{3}\frac) を持つ FQAH 状態の Streda 式分散と一致します。それぞれ {{e}^{2}}{h}\) と \(-\frac{3}{5}\frac{{e}^{2}}{h}\) です。 さらに、v = -1 状態はチャーン数 -1 に対応する分散を示し、予測された QAH 状態と一致します 11-14。 比較すると、電子ドーピング側のいくつかの非強磁性状態は分散していません。つまり、相関関係が自明な絶縁体です。 観察されたトポロジー状態は、電気的にトポロジー的に自明な状態に駆動することができます。 私たちの発見は、長年探し求められていたFQAH状態の証拠を提供し、MoTe2モアレ超格子が分数励起を探索するための魅力的なプラットフォームであることを実証しました。

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これらの著者は同様に貢献しました: Jiaqi Cai、Eric Anderson

ワシントン大学物理学科（米国ワシントン州シアトル）

Jiaqi Cai、Eric Anderson、William Holtzmann、Yinong Zhang、Di Xiao、Xiaodong Xu

ワシントン大学材料科学工学部（米国ワシントン州シアトル）

Chong Wang、Xiaowei Zhang、Xiaoyu Liu、Ting Cao、Di Xiao、Xiaodong Xu

香港大学物理学科（香港、中国）

フェンレン・ファン & ワン・ヤオ

中国香港、香港の HKU-UCAS 理論計算物理学共同研究所

フェンレン・ファン & ワン・ヤオ

物質・材料研究機構国際ナノアーキテクトニクス研究拠点、つくば市並木1-1

Takashi Taniguchi

物質・材料研究機構 機能性材料研究拠点, つくば市並木1-1

Kenji Watanabe

ボストンカレッジ物理学科、チェスナットヒル、マサチューセッツ州、米国

イン・ラン

マサチューセッツ工科大学物理学科、ケンブリッジ、マサチューセッツ州、米国

梁福

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます