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Emergent ferromagnetism near three-quarters filling in twisted bilayer graphene

凝聚态物理 双层石墨烯 铁磁性 超晶格 石墨烯 磁滞 材料科学 双层 绝缘体(电) 电子 磁化 物理 磁场 纳米技术 化学 量子力学 光电子学 生物化学
作者
Aaron L. Sharpe,Eli Fox,Arthur Barnard,Joe Finney,Kenji Watanabe,Takashi Taniguchi,M. A. Kastner,David Goldhaber‐Gordon
出处
期刊:Science [American Association for the Advancement of Science (AAAS)]
卷期号:365 (6453): 605-608 被引量:747
标识
DOI:10.1126/science.aaw3780
摘要

When two sheets of graphene are stacked at a small twist angle, the resulting flat superlattice minibands are expected to strongly enhance electron-electron interactions. Here we present evidence that near three-quarters ($3/4$) filling of the conduction miniband these enhanced interactions drive the twisted bilayer graphene into a ferromagnetic state. We observe emergent ferromagnetic hysteresis, with a giant anomalous Hall (AH) effect as large as $10.4\ \mathrm{k\Omega}$ and signs of chiral edge states in a narrow density range around an apparent insulating state at $3/4$. Surprisingly, the magnetization of the sample can be reversed by applying a small DC current. Although the AH resistance is not quantized and dissipation is significant, we suggest that the system is an incipient Chern insulator.
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