Twisted bilayer graphene as topological heavy fermion: II. Analytical approximations of the model parameters

Анотація

Нещодавно представлена топологічна модель важких ферміонів (THF) [1] скрученого двошарового графену (TBG) має на меті узгодити квантово-точкову електронну структуру останнього, спостережувану за допомогою скануючої тунельної мікроскопії, з його електронною делокалізацією, яка спостерігається при транспортних вимірюваннях. Модель THF досягає цього шляхом з’єднання локалізованих (важких) ферміонів з аномальними електронами провідності. Спочатку параметри моделі THF було отримано чисельно з моделі TBG Бістритцера–Макдональда (BM) [1]. У цій роботі було отримано аналітичні вирази для параметрів моделі THF як функції кута закручування, співвідношення між амплітудами тунелювання в областях AA та AB (w₀/w₁) та довжину екранування потенціалу взаємодії. Чисельне обчислення параметрів моделі THF у широкому експериментально відповідному просторі параметрів показало, що отримані апроксимації є надзвичайно добрими, тобто знаходяться в межах 30% відносної похибки майже для всього простору параметрів. На одночастинковому рівні модель THF точно описує енергетичний спектр моделі BM у великому фазовому просторі кутів і співвідношень амплітуд тунелювання. З урахуванням взаємодій також показано, що топологічна модель важкого ферміона добре описує TBG навколо магічного кута для реалістичних значень тунельних амплітудних співвідношень (0.6 ≤ w₀/w₁ ≤ 1.0), для яких гібридизація між локалізованими ферміонами та ферміонами провідності є меншою, ніж локальне відштовхування важких ферміонів U₁ (тобто |γ| < U₁).