通过降低晶格中低于长程Coulomb相互作用能的电子能量能带，能有效促进相关性。通过范德瓦尔斯作用力堆叠而成的具有一定角度构成的Moiré超晶格，能够对电子相关能带结构进行调控。并且在Moiré平带中产生了奇特的量子态结构，在最近的发现中研究者在魔角双层石墨烯中发现了绝缘态、超导态、量子反常霍尔效应等量子态。此外，这种范德瓦尔斯Moiré超晶格结构的电子学相关性质能够通过调控层间耦合、调控层中能带结构调控。哈佛大学Philip Kim 、Xiaomeng Liu等在扭角双层石墨烯结构中展示了通过垂直于石墨烯的电场对一系列扭角平带电子能带结构的调控。作者发现，和魔角双层石墨烯体系类似，这种扭角双层石墨烯在半填充、四分之一填充的平带体系中展现了相关绝缘态，该现象和魔角石墨烯中的现象类似。作者发现这些绝缘态随着层间磁场的增加而提高，展示了铁磁有序状态。在半填充状态中，作者发现了随着温度降低发生了电阻突降。这种现象只有在密度-电场平面（density–electric-field plane）的限域区域中才能发现，作者将这种现象归结于金属态和自旋极化态之间的相变过程。则会中自旋极化相关态的发现为相关量子相变化调控提供了新方法。

本文要点：

（1）

对扭角θ= 1.26, 1.32, 1.33, 1.41, 1.48, 1.53 和2.00°的双层石墨烯体系进行测试，并且在θ= 1.26, 1.32, 1.33, 1.41, 1.48, 1.53°几种扭角结构中发现了相关性。随后对θ= 1.33, 1.26°代表性双层扭角石墨烯体系在1.6 K中进行测试。在θ= 1.33°中温度在2~15 K范围、不同磁场（B_II=0，6，13 T）中的自旋极化态。通过一些测试，作者发现这些相关量子态的变化过程是由于库珀对（Cooper-pair）生成导致的，但是只有在θ= 1.26°中的双层扭角石墨烯体系相关性才产生超导性，在θ= 1.26°扭角双层石墨烯体系中测试了温度在1.5~8.5 K范围内变化中的I-V曲线，发现当温度在8.5 K降低后，引发了超导态生成。

参考文献

Xiaomeng Liu*, Zeyu Hao, Eslam Khalaf, Jong Yeon Lee, Yuval Ronen, Hyobin Yoo, Danial Haei Najafabadi, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Ashvin Vishwanath & Philip Kim*

Tunable spin-polarized correlated states in twisted double bilayer graphene, Nature 2020

DOI：10.1038/s41586-020-2458-7

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2458-7