研究前沿：菱形三层石墨烯Nature Physics

在基本材料中，可以出现非平凡的相互作用相。作为主要的例子之一，器件质量的不断进步，促进了对双层石墨烯中各种自发有序量子态的观察。这自然延伸，菱形三层石墨烯（其中各层以ABC方式堆叠），因其更平坦的低能带和更大的缠绕数，预计比双层石墨烯具有更强的电子-电子相互作用。理论上，五个自发的量子霍尔相，提出作为候选的电子基态。

今日，德国 慕尼黑大学(Ludwig-Maximilians-Universität München) Felix Winterer，R. Thomas Weitz等，美国德克萨斯大学达拉斯分校（The University of Texas at Dallas）Fan Zhang等，在Nature Physics上发文，报道了在相互作用最大化、双栅、菱形三层石墨烯中，五个竞争有序态的四大证据。

特别地，在小磁场时，陈数为3和6的两个态，可以分别稳定在高垂直电场和低垂直电场，并且都表现出了明显的磁滞。研究还表明，即使在零电场时，零能朗道能级的量子霍尔铁磁体，也是具有自发层极化的铁电体，正如电滞回线所证明的那样。

图1:显微表征和输运测量。

图2:量子霍尔铁磁体的电滞后。

图3:低磁场时的反常量子霍尔态。

图4:在恒定电场E=-20mVnm-1时的磁滞。

文献链接

Winterer, F., Geisenhof, F.R., Fernandez, N. et al. Ferroelectric and spontaneous quantum Hall states in intrinsic rhombohedral trilayer graphene. Nat. Phys. (2024).

https://doi.org/10.1038/s41567-023-02327-6

https://www.nature.com/articles/s41567-023-02327-6

本文译自Nature。