最近引入了扭曲双层石墨烯 (t-BLG) 作为一个丰富的物理平台，显示出平坦的电子能带、强相关态和非常规的超导性。研究暗示了 t-BLG 莫尔狄拉克带的不寻常 Z2 拓扑。然而，仍然缺乏这种莫尔带拓扑结构和相关边缘状态的直接实验证据。在此，使用超导量子干涉仪，我们重建了 t-BLG Josephson 结中的空间超电流分布，并揭示了位于超晶格带隙中的边缘态的存在。在超晶格带隙之外的高电阻区域中没有边缘传导证实了边缘传输源于位于带隙内的电子态的填充，并进一步允许我们排除其他几种边缘传导机制。这些结果证实了扭曲双层石墨烯不寻常的莫尔带拓扑结构，并将激发进一步研究以探索其后果。
图 1. (a) 通过扭曲两个石墨烯晶格形成的莫尔图案示意图。 (b) t-BLG 的能带结构，扭转角为 1.74°。(c) 由 hBN 封装的 t-BLG 的光学显微镜图像。增强了 t-BLG 区域的对比度以提高可见度。 (d) 用于超导量子干涉测量的 t-BLG JJ 示意图。对 t-BLG 进行 MoRe 边缘接触，并施加可变的垂直磁场。载流子浓度由硅背栅控制。(e) MoRe/tBLG/MoRe JJ 的扫描电子显微镜图像。 t-BLG 是红色的假色。(f) 器件 D1在 80 K 时作为载流子浓度函数的两端电阻。顶部水平轴表示绝对载流子浓度，底部水平轴表示相对于完全填充 ns 的载流子浓度（每个 4 个电子 莫尔晶胞）。
图 2. (a) JJ 中均匀电流流动的图示以及由此产生的弗劳恩霍夫干涉图案。 (b) JJ 中的边缘电流流动和由此产生的 SQUID 干涉图案的图示。(c) 准四端电阻作为 6 K 时载流子浓度的函数，使用 1 μA 交流激励以避免器件 D1 的超电流。彩色三角形表示 d 中干涉图案的载流子浓度。（d）低于和超晶格带隙（300 mK）的载流子浓度的干涉图案。虚线表示在 0.32ns 处 Fraunhofer 模式的节点位置。(e) d 中干涉图案的重建超电流分布。
图 3. (a) 器件 D2 在 80 K 时作为载流子浓度函数的两端电阻。(b) 不同填充时 t-BLG JJ (D2) 上的差分电阻与测量的直流偏置。(c) dV/dI 与 B 和 IDC 在 n = 1.39ns（远离 SL 间隙）处显示不完美的类似 Fraunhofer 的干涉图案。（d）在 n = 1.39ns 处重建 t-BLG JJ 中的电流分布，表明体积主导传导。(e) n = 0.99ns（SL 间隙底部）时的 SQUID 样干涉图案（dV/dI vs B 和 IDC）。(f) 在 n = 0.99ns 处重建 t-BLG JJ 中的超电流分布，显示两个主要传导通道。
图 4. (a) D2 的 SL 带隙附近的 R 与 n，在 300 mK 处测量。 插图显示了从（-1.2ns 到 1.2ns）的全扫描。 彩色三角形表示 c 中数据的载流子浓度。 (b) D3 的 SL 带隙附近的 R 与 n，在 320 mK 处测量。插图显示了从（-1.2ns 到 1.2ns）的全扫描。 彩色三角形表示 d 中数据的载流子浓度。(c) ΔG 对 B 表示接近和远离 n = ns 的载流子浓度，显示 D2 (300 mK) 中超电流传导通道的演变。(d) ΔG 与 B 接近和远离 n = ns 的载流子浓度显示 D3 (320 mK) 中超电流传导通道的演变。
相关研究成果由耶鲁大学Matthieu Fortin-Deschênes、德克萨斯大学Yan-Feng Zhou和石溪大学Xu Du等人2022年发表在ACS Nano Letters (https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c01481)上。原文：Uncovering Topological Edge States in Twisted Bilayer Graphene。
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