物性物理学：魔法角グラフェンにおける絶縁秩序と超伝導秩序の解明

魔法角ねじれ2層グラフェンにおける超伝導状態と相関絶縁状態の共存は、それらの関係に関する魅力的な問いを引き起こす。これらの相を支配する微視的な機構を独立に制御すれば、それぞれの相の役割を明らかにするのに役立ち、それらの入り組んだ相互作用を解明できる可能性がある。本論文では、グラフェン層と金属性の遮蔽層の分離距離を変化させて、この系の電子相互作用を直接調整した結果について報告する。遮蔽層の分離が典型的なワニエ軌道サイズの15 nmより小さく、ねじれ角が1.10 ± 0.05°の魔法角からわずかにずれたデバイスにおいて、相関絶縁体の消失が観測された。絶縁秩序が消滅すると、空となった相空間は、強い絶縁体を有するデバイスの臨界温度に匹敵する臨界温度を特徴とする超伝導ドームに引き継がれる。さらに、半充填において、0.4テスラという小さい面外磁場で絶縁体が再び出現し、チャーン数が2の量子ホール状態が生じることが見いだされた。今回の研究は、モアレグラフェンの絶縁相と超伝導相の間に仮定されることの多い「親子」関係の再検討が必要であることを示唆するとともに、強相関系における超伝導の微視的機構を直接調べる方法を提案するものである。

目次へ戻る