文摘gydF4y2Ba
波纹量子物质已经成为材料平台中相关和拓扑阶段可以探索以前所未有的控制。其中,魔角系统由两个或两个三层的石墨烯表现出强劲的超导阶段非传统的特色gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5gydF4y2Ba。然而,非常规配对的直接证据还有待实验证明。在这里,我们表明,魔角扭曲trilayer石墨烯展品超导平面磁场超过10 T,它代表着一个庞大的(2 - 3次)违反了泡利限制传统spin-singlet超导体gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,gydF4y2Ba7gydF4y2Ba。这是一个意想不到的观测系统,不是有很强的预测在手性耦合。Pauli-limit违反是观察整个超导阶段,这意味着它是不可能的赝能隙相位相关大型超导振幅配对。值得注意的是,我们观察到凹角超导磁场,这是目前在窄范围的载体密度和位移场。这些发现表明,超导的魔角扭曲trilayer石墨烯很可能是由一种机制,导致non-spin-singlet库珀对,和外部磁场可以引起潜在的顺序不同参数之间的转换阶段。我们的结果表明波纹超导的丰富性和可能导致下一代奇异的量子物质的设计。gydF4y2Ba
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确认gydF4y2Ba
我们感谢l .傅f .几内亚,s . Kivelson p·李,a·麦克唐纳m . Sigrist Todadri和a·史瓦的讨论。这项工作主要由美国能源部(DOE),办公室的基本能源科学(BES)下的材料科学与工程部门奖DE-SC0001819 (J.M.P.)。帮助传输测量和数据分析支持由美国国家科学基金会(dmr - 1809802),和优质集成中心量子材料(NSF批准号dmr - 1231319) (Y.C.)。P.J.-H。承认戈登和贝蒂·摩尔基金会的支持通过授予GBMF9643 epiq倡议。P.J.-H。承认部分支持Fundacion Ramon Areces和CIFAR量子材料计划。新的纳米制造和表征技术的发展使这项工作一直由美国能源部科学办公室,喜神贝斯,在奖DE SC0019300。K.W.元素和电汇承认支持战略计划由下边了,日本,格兰特JPMXP0112101001数量,jsp KAKENHI格兰特数字JP20H00354波峰(JPMJCR15F3), JST。 This work made use of the Materials Research Science and Engineering Center Shared Experimental Facilities supported by the National Science Foundation (DMR-0819762) and of Harvard’s Center for Nanoscale Systems, supported by the NSF (ECS-0335765).
作者信息gydF4y2Ba
作者和联系gydF4y2Ba
贡献gydF4y2Ba
J.M.P. Y.C.样品制作和运输执行测量。K.W.和电汇hBN提供样品。J.M.P.,Y.C. and P.J.-H. performed data analysis, discussed the results and wrote the manuscript with input from all co-authors.
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相互竞争的利益gydF4y2Ba
作者宣称没有利益冲突。gydF4y2Ba
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同行审查的信息gydF4y2Ba自然gydF4y2Ba由于Folkert•德•弗里斯Yi-Ting许,另,匿名的,审稿人(s)为他们的贡献的同行评审工作。gydF4y2Ba
出版商的注意gydF4y2Ba施普林格自然保持中立在发表关于司法主权地图和所属机构。gydF4y2Ba
扩展数据数据和表gydF4y2Ba
扩展数据图1 Pauli-limit违反电子掺杂。gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba,gydF4y2BaBgydF4y2Ba为gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaTgydF4y2Ba相图在表示密度+ 2−gydF4y2BaδgydF4y2Ba超导圆顶。提取的Pauli-limit违反比例使用10%、20%和30%的正常阻力阈值是3.44,2.98和2.83,分别。gydF4y2BabgydF4y2Ba,gydF4y2BaBgydF4y2Ba为gydF4y2Ba- tgydF4y2Ba相图在+ 2 +密度gydF4y2BaδgydF4y2Ba超导圆顶。提取的Pauli-limit违反比例使用10%、20%和30%的正常阻力阈值是2.49,2.37和2.65。实线显示适合金兹堡朗道表达式gydF4y2Baα1 - \ \ (T \ propto {B} _{\平行}^ {2}\)gydF4y2Ba颜色刻度线gydF4y2BaTgydF4y2Ba= 0显示相应的泡利极限,一样在无花果。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
扩展数据图2 Pauli-limit违反其他设备。gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba,gydF4y2BaBgydF4y2Ba为gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaTgydF4y2Ba相图的设备B和扭转角gydF4y2BaθgydF4y2Ba≈1.44°。提取的Pauli-limit违反比例使用10%、20%和30%的正常状态抗性阈值是2.13,2.00和2.00,分别。gydF4y2BabgydF4y2Ba,gydF4y2BaBgydF4y2Ba为gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaTgydF4y2Ba相图的设备和扭转角CgydF4y2BaθgydF4y2Ba≈1.4°。提取的Pauli-limit违反比例使用10%、20%和30%的正常状态抗性阈值是2.29,2.23和2.19,分别。实线显示适合金兹堡朗道表达式gydF4y2Baα1 - \ \ (T \ propto {B} _{\平行}^ {2}\)gydF4y2Ba颜色刻度线gydF4y2BaTgydF4y2Ba= 0显示相应的泡利极限,一样在无花果。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
扩展数据图3额外的轨迹数据阶段。gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba,gydF4y2BaBgydF4y2Ba为gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaDgydF4y2Ba地图的阻力较低温度gydF4y2BaTgydF4y2Ba= 0.3 K(见图。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba比较)。丝状过渡SC-I和SC-II之间明显要少得多。gydF4y2BabgydF4y2Ba,gydF4y2BacgydF4y2Ba,双向扫描gydF4y2BaBgydF4y2Ba为gydF4y2Ba以固定gydF4y2BaDgydF4y2Ba白色虚线所示gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba。唯一的变化在测量条件下两者之间的扫描是一个不同的安排的BNC电缆连接到锁定放大器。扫描都是在0.3 K。gydF4y2BadgydF4y2Ba,gydF4y2BaBgydF4y2Ba为gydF4y2Ba- dgydF4y2Ba电阻从积极的地图gydF4y2BaDgydF4y2Ba方以gydF4y2BaTgydF4y2Ba= 0.4 K(见图。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba比较)。gydF4y2Ba
扩展数据图4中提取PVR位移场的函数gydF4y2BaνgydF4y2Ba=−2.4。gydF4y2Ba
正常状态阻力值的10%,20%和30%被用作阈值。gydF4y2Ba
扩展数据图5测量示意图设置和图像的主要MATTG设备从光学显微镜和原子力显微镜。gydF4y2Ba
显微镜图像显示设备的核心区域(在虚线矩形)是干净的和自由的泡沫。蓝线是大厅酒吧的轮廓,随后被蚀刻。gydF4y2Ba
扩展数据图6垂直分量使用的校准gydF4y2BaXgydF4y2Ba轴向磁场gydF4y2BaBgydF4y2BaxgydF4y2Ba。gydF4y2Ba
校准曲线所示gydF4y2BaBgydF4y2Ba为gydF4y2BaT = 0、5 T和10 T .虚线显示校准零条件在每一个垂直领域gydF4y2BaBgydF4y2Ba为gydF4y2Ba。灰色禁止跨越±5 mT曲线的中心,表明最低可以确定在酒吧。看到gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba为更多的细节。gydF4y2Ba
扩展数据图7超导阶段在一个垂直的磁场。gydF4y2Ba
所有的测量都在gydF4y2BaνgydF4y2Ba=−2.4,gydF4y2BaDgydF4y2Ba/gydF4y2BaεgydF4y2Ba0gydF4y2Ba=−0.31 V nmgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba,抑制SC-I和SC-II阶段垂直领域gydF4y2BaBgydF4y2Ba⊥gydF4y2Ba在gydF4y2BaTgydF4y2Ba= 0.4 K。白色虚线表示零gydF4y2BaBgydF4y2Ba⊥gydF4y2Ba。这个规则的可能性SC-II阶段由于不完美的样本对齐的轴gydF4y2BaBgydF4y2Ba∥gydF4y2Ba。gydF4y2BabgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaegydF4y2Ba,d地图gydF4y2BaVgydF4y2BaxxgydF4y2Ba/ dgydF4y2Ba我gydF4y2Ba与gydF4y2Ba我gydF4y2Ba和gydF4y2BaBgydF4y2Ba⊥gydF4y2Ba在四个不同的平面领域,测量gydF4y2BaTgydF4y2Ba= 0.25 K。gydF4y2Ba
扩展数据图8去偶的能量spin-singlet inter-valley配对状态,计算出一个简单的玩具模型。gydF4y2Ba
橙色曲线显示了总去偶能量平均费米表面gydF4y2Ba{\ \({\酒吧varepsilon}} _ {{\ rm{去偶}}}\)gydF4y2Ba,而山谷去偶能量振幅gydF4y2BaεgydF4y2BaVgydF4y2Ba。数量都是规范化的塞曼去偶的能量gydF4y2BaεgydF4y2BaZgydF4y2Ba。相比之下,虚线显示塞曼效应的情况下省略(蓝色虚线)和省略谷去偶效应时(紫色虚线)。不管gydF4y2BaεgydF4y2BaVgydF4y2Ba/gydF4y2BaεgydF4y2BaZgydF4y2Ba,总去偶效应总是强于valley-only或Zeeman-only情况下,这意味着泡利的临界磁场将减少限制(Zeeman-only对应情况下)。因此不太可能一个spin-singlet inter-valley配对状态占了我们的实验结果。gydF4y2Ba
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曹,Y。,Park, J.M., Watanabe, K.et al。gydF4y2BaPauli-limit违反和凹角超导云纹石墨烯。gydF4y2Ba自然gydF4y2Ba595年gydF4y2Ba,526 - 531 (2021)。https://doi.org/10.1038/s41586 - 021 - 03685 - ygydF4y2Ba
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磁通量流不稳定性在阿伯丁大学科斯特利兹Thouless Berezinskii相变KTaO3(111)基于超导体gydF4y2Ba
通信物理gydF4y2Ba(2023)gydF4y2Ba
伊辛超导诱导从扭曲的trilayer spin-selective谷对称性破坏石墨烯gydF4y2Ba
自然通讯gydF4y2Ba(2023)gydF4y2Ba
解体的魔力扭曲trilayer石墨烯gydF4y2Ba
自然材料gydF4y2Ba(2023)gydF4y2Ba
超导和相关阶段non-twisted双分子层和trilayer石墨烯gydF4y2Ba
自然评论物理gydF4y2Ba(2023)gydF4y2Ba
狄拉克光谱扭曲trilayer石墨烯的强烈相关的阶段gydF4y2Ba
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