扭曲菱形石墨烯中的分数量子高切尔绝缘体

《Nature》：Fractional high-Chern insulator in twisted rhombohedral graphene

　　

摘要

分数量子切尔绝缘体的出现为研究分数量子激发^{1,2,3,4,5,6,7}以及任子统计^8,9,10,11提供了可能。一个核心问题是，基于晶格的系统是否能够产生与传统分数量子霍尔系统中观察到的状态截然不同的全新状态^{12,13,14,15,16,17,18,19,20}。在这里，我们研究了一种由伯纳尔双层石墨烯和菱形四层石墨烯构成的莫尔平带系统。我们在莫尔填充因子v=1以及接近v=3时，发现了具有从|C|=1到|C|=7的切尔数的多种量子反常霍尔绝缘体。值得注意的是，我们在v≈2/3处发现了一种特殊的分数切尔绝缘体，其切尔数为7/3，这种绝缘体超出了目前所有由贾因序列或现有高切尔理论所描述的分数切尔绝缘体^{21,22,23,24,25,26,27}。我们的工作拓展了人们对分数量子激发的理解，使其超越了基于朗道能级的范畴，并为研究任子提供了莫尔平台。