在扭曲的三层石墨烯中实现门控可调的双穹顶超导性

《Nature Physics》：Gate-tunable double-dome superconductivity in twisted trilayer graphene

魔角扭转三层层石墨烯中通过调控载流子浓度和磁场，首次直接观测到双超导相图。实验表明，当摩尔平面带填充度达到特定值时，超导性被抑制形成两个分离的相图穹顶，且传输特性揭示两穹顶超导态存在本质差异。理论计算发现应变诱导的Kekulé螺旋态在相同填充度区域具有显著自旋极化现象，与实验抑制效应吻合。

　　

摘要

石墨烯莫尔条纹系统是研究复杂相图并获得其背后机制基本理解的理想环境，因为它们允许对电子性质进行可控的操控。魔角扭曲的三层石墨烯因其超导序的稳定性以及通过电场调节能带的能力而成为探索莫尔条纹超导性的关键平台。在这里，我们直接观察到了魔角扭曲三层石墨烯相图中的两个超导区域。掺杂空穴的超导性依赖于温度、磁场和偏置电流，发现其在莫尔条纹平带特定填充量附近被抑制，从而在位移场的有限范围内形成了相图中的两个超导区域。输运性质也表明这两个区域中的超导性可能具有不同的本质。结合轻微应变的哈特里-福克（Hartree–Fock）计算得出了一个非整数倍的凯库勒螺旋（Kekulé spiral）态，其有效自旋极化在实验中观察到超导性被抑制的范围内达到峰值。