與魔角扭曲雙層石墨烯相關絕緣體態和超導電性的最新發現，使得在扭曲范德華異質結構中實現可調與電子關聯的實驗研究成為可能，同時這種新穎的扭轉角控制可以推廣到其他二維系統中，這些系統可能表現出類似的物理行為，并且能夠調諧和控制電子-電子相互作用的強度。在這里，作者報告了一個基于小角度扭曲雙層-雙層石墨烯（TBBG）高度可調的相關系統，該系統由兩層旋轉的貝納爾堆疊的雙層石墨烯組成。研究表明，TBBG呈現豐富的相圖，具有可調諧相關絕緣體態，對扭轉角和電位移場的應用都高度敏感，后者反映了貝納爾堆疊的雙層石墨烯的固有極化率。相關的絕緣體狀態可以通過摩爾單位晶格的所有整數電子填充的位移場來打開和關閉。與魔角扭曲雙層石墨烯形成鮮明對比的是，這些相關態對磁場的響應表明了自旋極化基態的存在。此外，在較低的扭曲角范圍內，TBBG在電荷中性附近顯示了多組平坦帶，導致許多相關狀態對應于每個平坦帶的半填充，這些狀態也可以通過位移場進行調整。這樣的結果使得有助于能夠探索多平帶扭曲超晶格中物質的扭角和電場控制相關相態。
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Figure 1. TBBG的結構和傳輸特性
Figure 2. TBBG中位移場可調的相關絕緣體狀態
Figure 3. TBBG中位移場可調的相關絕緣體狀態的磁場響應
Figure 4. 多平坦能帶系統中的相關絕緣體狀態
相關研究成果于2020年由麻省理工學院
Pablo Jarillo-Herrero課題組，發表在Nature（doi.org/10.1038/s41586-020-2260-6）上。原文：Tunable correlated states and spin-polarized phases in twisted bilayer–bilayer graphene。
