Maximally localized Wannier functions, interaction models, and fractional quantum anomalous Hall effect in twisted bilayer MoTe 2

分数量子霍尔效应 量子霍尔效应 双层 凝聚态物理 物理 量子 复合费米子 Wannier函数 量子力学 量子自旋霍尔效应 化学 电子 生物化学
作者
Cheng Xu,Jiangxu Li,Yong Xu,Zhen Bi,Yang Zhang
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:121 (8)
标识
DOI:10.1073/pnas.2316749121
摘要

We investigate the moiré band structures and the strong correlation effects in twisted bilayer MoTe 2 for a wide range of twist angles, employing a combination of various techniques. Using large-scale first-principles calculations, we pinpoint realistic continuum modeling parameters, subsequently deriving the maximally localized Wannier functions for the top three moiré bands. Simplifying our model with reasonable assumptions, we obtain a minimal two-band model, encompassing Coulomb repulsion, correlated hopping, and spin exchange. Our minimal interaction models pave the way for further exploration of the rich many-body physics in twisted MoTe 2 . Furthermore, we explore the phase diagrams of the system through Hartree–Fock approximation and exact diagonalization (ED). Our two-band ED analysis underscores significant band-mixing effects in this system, which enlarge the optimal twist angle for fractional quantum anomalous Hall states.
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