在扭曲菱形三层-双层石墨烯中，由库仑相互作用稳定的、具有切尔数大于1的孤立窄带

《Nature Communications》：Coulomb interaction-stabilized isolated narrow bands with Chern numbers \({{\mathcal{C}}} > 1\) in twisted rhombohedral trilayer-bilayer graphene

　　

摘要

最近，在二维莫尔材料中，当具有切尔数\({{\mathcal{C}}}=1\)的拓扑非平凡能带被部分掺杂时，人们发现了分数量子反常霍尔效应。值得注意的是，超晶格布洛赫能带可以具有更高的切尔数，这突破了朗道能级理论的限制，甚至可能孕育出含有非阿贝尔准粒子的奇异分数量子态。受这一有趣现象的启发，我们提出了在θ约1.2°角度下构成的扭曲菱形三层-双层石墨烯结构，作为一种可通过外场调节的量子反常切尔绝缘体。这类材料具有光谱上分离、动力学上受限且拓扑上非平凡的能带，其切尔数为\({{\mathcal{C}}}=2,3\)，一旦被部分掺杂，根据其量子几何特性，就有利于形成分数量子相。通过大量的自洽平均场计算，我们发现这些量子相能够通过库仑相互作用得到稳定，并且对介质环境的变化、紧束缚跃迁参数以及晶格松弛具有很强的鲁棒性。