積層２次元物質準結晶における物性理論の開拓

堆叠二维材料准晶中凝聚态理论的发展

基本信息

批准号：
22KJ2058
负责人：
人見将
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

グラフェンに代表されるような、原子が２次元的に整列した薄膜は一般に、２次元物質と呼ばれ広く研究されている。これまでの研究によってその物質群の多様性は多岐にわたり、また、さまざまな物理的性質が報告されている。さらに、異なる種類、物理的性質をもった２次元物質同士を重ねることでヘテロ積層系と呼ばれる人口結晶を合成することが可能であり、基礎・応用の両面で研究が進んでいる。こうした流れを背景にして、近年、ねじれ積層系が脚光を浴びている。特にグラフェンを微小な角度をつけて重ねるだけで超伝導状態が発言することが報告されて以来、ねじれ積層系にまつわる基礎研究が盛んである。さて、このねじれ積層系であるが、理論的視点から眺めてみると、微小角度での積層においてはモアレ模様という長周期構造が出現し、この構造に注目することで、超伝導の起源と思われるバンド構造などの電子状態が理解可能である。しかし一方で、ねじれの角度が大きくなると、モアレ長周期は次第に存在しなくなり、最終的にはあらゆる周期性が消失した準結晶状態となる。これは結晶を重ねるだけで準結晶となる新しいタイプのものであり、ねじれ積層準結晶と呼ばれる。本研究では、このねじれ積層準結晶の電子状態を理解すべく、30度ねじれグラフェンを舞台として、その理論的土台構築を試みた。特に本来準決勝では定義できないバンド構造に変わる擬バンド構造から出発し、光学特性や伝導、磁場中の状態を計算する方法などを提案した。

原子在二维对齐的薄膜（例如石墨烯）通常称为二维材料，并被广泛研究。先前的研究报告了多种材料组和广泛的物理特性。此外，可以通过堆叠具有不同类型和物理特性的二维材料来综合称为杂层的系统的人口晶体，并且在基本和应用方面都在进行研究。考虑到这一趋势，近年来扭曲的层压系统引起了人们的关注。特别是，由于有报道说超导状态可以通过小角度堆叠石墨烯来表达，所以对扭转堆叠系统的基础研究已经越来越受欢迎。现在，当从理论的角度看这种扭转层压板系统时，当以小角度层压时，出现了一个较长的周期性结构，并通过关注这种结构时会出现，并且可以理解电子状态，例如带状结构，这被认为是超导性的起源。但是，当扭转角增加时，摩尔长期逐渐消失，并最终在所有周期性消失的准晶体状态下消失。这是一种新型的准晶体，可以通过简单地堆叠晶体制成，称为扭转层状准晶体。在这项研究中，我们试图在30度扭转石墨烯上建立理论基础，以了解这种扭转层压层的准晶体的电子状态。特别是，我们提出了从磁场中计算光学特性，传导和状态的方法，从伪带结构开始，该结构无法在半决赛中定义。