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近藤晶格，一個通過自旋交換相互作用與流動的傳導(dǎo)電子相耦合的局部磁矩矩陣，是強相關(guān)量子物質(zhì)的一個原型。

通常情況下，近藤晶格是在含有鑭系或錒系的金屬間化合物中實現(xiàn)的。復(fù)雜的電子結(jié)構(gòu)和這些塊狀材料中電子密度和交換相互作用的有限可調(diào)性，對研究近藤晶格物理學(xué)構(gòu)成了相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。

在此，來自美國康奈爾大學(xué)的單杰&麥健輝等研究者報道了在AB堆疊的MoTe₂/WSe₂ Moiré雙層中實現(xiàn)合成Kondo晶格的情況，其中MoTe₂層被調(diào)整為Mott絕緣狀態(tài)，支持局部矩的三角形Moiré晶格，而WSe₂層則摻入了流動的傳導(dǎo)載體。相關(guān)論文以題為“Gate-tunable heavy fermions in a moiré Kondo lattice”于2023年03月15日發(fā)表在Nature上。

Moiré材料是一個高度可調(diào)的平臺，可以用來研究強關(guān)聯(lián)電子現(xiàn)象，因為Moiré超晶格引入了平坦的電子帶，從而出現(xiàn)了一系列相關(guān)的絕緣、磁性和超導(dǎo)態(tài)。特別地，半導(dǎo)體Moiré材料在Moiré帶半填充時實現(xiàn)了具有局域磁矩的Mott絕緣體，強烈的電子相互作用開啟了具有完全填充Hubbard帶的Mott能隙。通過將漫游電子通過交換作用與局域磁矩的晶格耦合，可以實現(xiàn)Kondo格子態(tài)。

在此，研究者實驗證明了在摻雜空穴的AB堆疊的MoTe₂/WSe₂雙層體系中，可實現(xiàn)了一個Moiré Kondo格子。這些雙層體系形成一個三角形的Moiré晶格，周期約為5?nm，對應(yīng)于Moiré密度n_M≈5×10¹² cm^-2，這是由于MoTe₂和WSe₂晶格之間存在7％的不匹配。

頂部MoTe₂和WSe₂價帶的Wannier軌道，位于Moiré晶格的兩個不同高對稱堆疊位點上。它們一起形成一個蜂窩狀晶格。Moiré勢在Mo位置比W位置強得多。因此，第一層MoTe₂Moiré帶相對平坦，而第一層WSe₂ Moiré帶是分散的。MoTe₂層中的空穴可以通過相互作用局域化，而WSe₂層中的空穴則保持漫游。這些得到了密度泛函計算和下面討論的實驗結(jié)果的支持。

圖1. AB層MoTe₂/Se₂中的Moiré Kondo晶格

圖2. 電學(xué)相圖

圖3. 重費米子的出現(xiàn)和近藤單子的磁性破壞

圖4. 閘門可調(diào)的摩爾近藤物理學(xué)

作者簡介

截至目前，單杰和麥健輝夫婦倆，已經(jīng)在Nature正刊上發(fā)表了第7篇正文，并且都是這三四年之內(nèi)，效率之高，令人咂舌。與此同時，這對夫婦更像是將自己對彼此的“情書”，寫進了Nature，糖度甚高，令人頗羨。

文獻信息

Sun, Y., Ge, L., Dai, L.?et al.?Bright and stable perovskite light-emitting diodes in the near-infrared range.?Nature?(2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-05792-4

原文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-023-05800-7

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單杰/麥健輝夫婦，第7篇Nature正刊！

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