MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
■001000017359878
■00520260202105230
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798291567166
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32271882
■035    ▼a(MiAaPQ)umichrackham006507
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a530
■1001  ▼aWan,  Xiaohan.
■24510▼aNew  Pathways  to  Topological  Flat  Bands  and  Fractional  States  in  Moire  Systems
■260    ▼a[Sl]▼bUniversity  of  Michigan▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a265  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-03,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Sun,  Kai.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  Michigan,  2025.
■520    ▼aThe  experimental  realization  of  TBG  and  twisted  transition  metal  dichalcogenides  has  drawn  significant  interest  in  the  research  of  topological  flat  bands  in  the  last  few  years.  The  interplay  between  strong  interaction  and  topology  leads  to  exotic  phases;  understanding  these  phases  is  fundamental  to  our  understanding  of  condensed  matter  systems.  In  this  thesis,  I  explore  general  requirements  to  have  exact  flat  bands  in  moire  systems,  diversity  of  properties  that  these  flat  bands  can  manifest  and  unconventional  many-body  states  that  can  appear  in  moire  systems.  First,  we  show  strained  graphene  as  a  promising  platform  for  strongly  correlated  quantum  states.  Specially,  we  investigate  the  conditions  for  topological  flat  bands  to  appear  in  both  monolayer  and  bilayer  graphene  under  moire  periodic  strain.  For  monolayer  graphene,  strain  can  be  regarded  as  a  gauge  field.  While  in  bilayer  graphene,  strain  decomposes  into  two  separate  sectors:  symmetric  and  antisymmetric  (under  inversion).  In  the  antisymmetric  sector,  we  find  the  simple  gauge  field  treatment  of  strain  field  is  not  valid  any  more.  We  show  that  nearly  flat  Chern  bands  with  almost  ideal  quantum  geometry  can  appear  in  both  stained  monolayer  and  antisymmetric  strained  bilayer  graphene.  Next,  we  explore  the  effect  of  moire  periodic  strain  field  in  a  Γ-valley  single  layer  system  with  a  quadratic  band  crossing  point.  We  discovered  that  there  exist  magic  strain  strength  where  the  middle  two  bands  become  exactly  flat  at  the  chiral  limit  of  our  model,  similar  to  the  chiral  limit  of  TBG.  One  key  difference  between  chiral  TBG  and  our  model  is  in  the  fluctuation  of  Berry  curvature  in  the  moire  Brillouin  zone,  the  flat  Chern  bands  in  our  system  have  much  more  uniform  Berry  curvature  than  those  of  chiral  TBG,  making  them  much  closer  to  Landau  levels,  and  thus  it  offers  a  new  platform  for  the  realization  of  FCIs.  Third,  we  systematically  classify  all  possible  exact  flat  bands  in  single  and  bilayer  systems  with  Dirac  or  quadratic  band  crossing  points,  revealing  the  symmetry  and  physical  properties  that  dictate  the  number  of  exact  flat  bands  and  their  topological  indices.  All  known  examples  of  exact  flat  bands  in  single  and  bilayer  systems  fall  under  this  classification,  including  chiral  TBG,  and  new  examples  of  exact  flat  bands  are  found.  We  further  show  that,  just  like  in  TBG,  topological  heavy  fermion  description  of  the  flat  bands  with  higher  degeneracy  is  possible  as  long  as  the  Berry  curvature  distribution  is  peaked  around  a  point  in  the  moire  Brillouin  zone.  Fourth,  we  present  a  new  family  of  ideal  topological  flat  bands  where  the  wavefunction  does  not  obey  the  holomorphic  structure  as  in  LLL.  We  provide  both  model  examples  and  universal  principles,  as  well  as  an  analytic  method  to  construct  the  wavefunctions  of  these  flat  bands,  revealing  their  universal  properties,  including  ideal  quantum  geometry  and  a  Chern  number  of  C  =  ±2  or  higher.  Finally,  we  show  that  even  in  the  ideal  quantum  geometry  limit,  moire  flat  band  systems  can  exhibit  physical  phenomena  fundamentally  different  from  Landau  levels.  In  particular,  we  find  new  fractional  quantum  Hall  states  emerging  from  multi-band  vortexable  systems,  where  multiple  exactly  flat  bands  appear  at  the  Fermi  energy.  We  use  analytic  Bloch  wavefunctions  to  uncover  the  origin  of  these  unconventional  fractional  states,  which  arises  from  the  commensurability  between  the  moire  unit  cell  and  the  magnetic  unit  cell  of  an  emergent  effective  magnetic  field.
■590    ▼aSchool  code:  0127.
■650  4▼aPhysics
■650  4▼aQuantum  physics
■650  4▼aTheoretical  physics
■653    ▼aTopological  flat  bands
■653    ▼aFractional  Chern  insulators
■653    ▼aMoire  systems
■653    ▼aGraphene
■653    ▼aWavefunctions
■690    ▼a0605
■690    ▼a0753
■690    ▼a0599
■71020▼aUniversity  of  Michigan▼bPhysics.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-03B.
■790    ▼a0127
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17359878▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

미리보기

내보내기

chatGPT토론

Ai 추천 관련 도서