笃信公共对康奈尔大学的麦健辉（Kin Fai Mak）讲授和单杰讲授这对圣人配偶档应该齐不生分了吧。现在，两东谈主同在康奈尔大学从事二维量子材料的主要究诘标的。他们照旧发表了8篇Nature正刊和近30篇Nature大子刊（Nature Materials、Nature Nanotechnology、Nature Physics、Nature Photonics）。接下来中班体育游戏小猪运西瓜，让作家沿途来跪拜这对圣人眷侣在Nature上最新的责任。

圣人配偶档：单杰讲授（左）和麦健辉讲授（右）

莫尔蹄化钼等分数陈绝缘体的热力学字据

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陈绝缘体是量子霍尔态的晶格雷同物，有可能在零磁场下发达出高温拓扑次第，从而杀青下一代拓扑量子器件。迄今为止，已有多个系统在零磁场条目下实考评释了整数陈绝缘体，但分数陈绝缘体仅在有限磁场条目下的基系统中有所报谈。半导体莫尔材料的出现，相沿可调拓扑平坦带，为杀青分数点阵陈绝缘子开辟了新的契机。

在这里单杰讲授和麦健辉讲授聚集局部电子可压缩性和磁光测量，叙述了小角度诬陷双层 MoTe2 在零磁场下的整数和分数陈诺绝缘体的热力学字据。在空穴填充因子 ν= 1 和 2/3 时，系统是不行压缩的，并自觉地龙套了时代回转对称性。作家从填充因子随外加磁场的踱步情景评释，它们区分是整数和分数陈绝缘子。作家进一步评释了触及这些陈绝缘体的电场调谐拓扑相变。这些发现为在半导体莫尔材料中演示量子化分数霍尔电导、任子引发和编织铺平了谈路。关系后果以“Thermodynamic evidence of fractional Chern insulator in moiré MoTe2”为题发表在《Nature》上。

具有摧折 TRS69 的关系绝缘体

为了寻找 CI，作家在 tMoTe2 的双栅器件上进行了局部电子可压缩性测量，其中空穴掺杂密度和面外电场或层间电位差不错寂寥截止。为了测量镶嵌的样品，作家接收了最近斥地的化学势光学读出形式。图 1a 展示了建造旨趣图。在样品和顶部栅极之间插入一个高质料 WSe 2 单层看成传感器，并与样品电容耦合。样品中的掺杂密度通过偏置电压和器件的几何电容笃定，而器件的几何电容则通过传感器中光学检测到的量子颠簸进行局部校准。图1b（上图）通晓了层间电位差接近于零的 tMoTe 2 的化学势 ߤ 的掺杂依赖性。化学势的最大值被设为零。此外，还包括其相干于掺杂密度的数值导数，它与电子不行压缩性（即反向可压缩性）成正比。跟着空穴密度的加多，作家不雅察到 ߤ的负值经常会减小。这是因为平带中电子与电子之间的互相作用很强。

图1| tMoTe2 中的铁磁不行压缩态

整数和分数陈绝缘子

为了考证这些情景是否为 CI，作家测量了掺杂密度和高达 8 T 的垂直磁场的函数的不行压缩性。图 2a 通晓在施加磁场的情况下，两种不行压缩情景齐线性地向更大的填充因子踱步。θ = 2/3 情景的斜率是 θ = 1 情景斜率的 2/3。比拟之下，图 2b 通晓了在大层间电位差下的相通测量扫尾，但未不雅察到自觉 MCD（图 3b）。Υ = 2/3 情景变为可压缩。γ = 1 情景保执不行压缩情景，但不会因磁场而踱步。6 T 以上的小偏差可能是由于样品的不均匀性和高磁场下样品光束的漂移。当电荷滚动到单个 MoTe2 层时，在大层间电势差下 τ = 1 处的不行压缩情景与拓扑平时的莫特绝缘体兼容，况兼问题酿成了三角晶格中的半带填充之一。

图2|整数和分数陈绝缘子

拓扑相调遣

为了绘图 CI 的相图并究诘拓扑相变，作家测量了不行压缩性（图 3a）和 MCD（图 3b）与掺杂密度和垂直电场的函数关系。施加一个小磁场（20 mT）可遏止 MCD 波动。为了与静电相图关系联，作家还测量了 MoTe 2 基本层内激子共振处的样品反射率（图 3c）。强反射率标明 MoTe 2 至少有一层是电荷中性的，因为掺杂会灵验淬灭 TMD 中的层内激子共振。作家用虚线分隔出两个不同的区域。在中间区域（淬火反射），各层是杂化的，电荷在两层之间分享。在该区域除外（强反射），系数电荷齐位于其中一层。诬陷双层 WSe2 和其他关系 TMD 摩尔异质结构中也有雷同的静电相图。在该器件中，由于存在内置电场，层间零电位差 出动到 - 90 mV/nm。作家在不行压缩性和自觉 MCD 图上重迭了层杂化区域的鸿沟。

图3 相图

作家更细心地究诘电场调谐的拓扑相变。图 4a 和 4b 区分是电场关系电荷流毒和 1 处的自觉 MCD。垂直虚线示意相界。当接近鸿沟时，在 1.6 K 测得的化学势跃迁从约 6 mV 下跌到约 5 mV 的最小值，并跟着灵验电场的进一步加多而飞速增大。不雅察到的流毒最小值标明，临界点处的流毒闭合因有限温度和/或无序而扩大。与此关系，MCD（1.6 K）在相鸿沟除外飞速减小。跟着温度的升高，MCD 下跌，铁磁相空间不休消弱。作家料到最高临界温度为13k。相通，作家在图 4c 中通晓了不错笃定 ߥ = 2/3 情景的化学势跃迁。在 FCI 相中，化学势跃迁约为 0.6 mV，在相鸿沟外磨灭。图 4d 中的自觉 MCD 在相鸿沟外也磨灭了，并跟着温度的升高而不休减小。关于v=1的相变，作家不雅察到两个能量模范，一个是电子关联产生的电荷局域化，另一个是交换互相作用产生的磁序。当长程磁序发展到 ܶ一定时，CI 出现。这一气象雷同于在石墨烯摩尔体系 和 AB 层 MoTe 2 /WSe 2 摩尔双层膜 中不雅察到的气象，其中电荷局域化的能量模范经常高于磁性的能量模范。

图4|拓扑相变

小结

本文通过对电子压缩性和 TRS 断裂的局部测量，作家评释了小角度 tMoTe 2 在零磁场下的整数和分数 CI。作家还不雅察到这两种情景在层间电位差陶冶下发生盛开拓扑相变的字据。作家的发现留住了好多问题，如 FCI 的性质以及摩尔材料中的 FCI 的可能性，而这些问题在分数目子霍尔系统中并莫得雷同之处。一项遑急的现实任务是斥地与这些材料的电战斗，以进行传输测量和主宰大肆子引发，从而杀青拓扑量子应用。在本手稿的准备历程中，作家了解到有究诘期骗光学光谱时期叙述了 tMoTe2 中的 FCIs 特征 ，以及期骗局部可压缩性测量叙述了 tWSe2 中的整数 CIs。

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源头：高分子科学前沿

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