量子ホール効果：ツイストMoTe₂における分数チャーン絶縁体の直接磁気イメージング

軌道磁化は、トポロジーと相互作用の高感度プローブとなり、トポロジカルなエッジ状態によって大きな平衡電流が運ばれるチャーン絶縁体では、その現象論はとりわけ豊かである。今回我々は、ナノスケールの超伝導センサーを用いて、二テルル化モリブデン（MoTe₂）のツイスト二重層におけるフリンジ磁場をマッピングし、輸送実験と光センシング実験によって、ゼロ磁場での分数チャーン絶縁体（FCI）状態の形成を明らかにした。我々は、第一モアレ正孔バンドの充填率ν = −1, −2/3, −3/5, −4/7, −5/9に関連した局所磁場の振動を観測した。これは、こうした充填率でのFCIの形成と矛盾しない。我々はまた、ν = −2/3での最もロバストなFCI状態の局所的な熱力学的ギャップを決定し、^−2/3Δが7 meVの大きさであることを見いだした。さらに我々は、試料の空間的な乱れの特徴も評価し、この乱れでは、有効単位胞面積の不均一性と、バンドエッジオフセットおよび束縛双極子モーメントの不均一性の両方が支配的であることを明らかにした。今回の結果は、ツイストホモ2層モアレ系の研究において構造的な乱れによって課される難題と、根底にある相関トポロジカル状態のロバストな性質によって得られる機会の両方を浮き彫りにしている。

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