Visualisierung der mikroskopischen Ursprünge der Topologie in verdrehtem Molybdänditellurid

In Moiré-Materialien mit flachen elektronischen Bändern und geeigneter quantenmechanischer Geometrie können starke Wechselwirkungen neuartige topologische Zustände der Materie hervorrufen. Die nicht-triviale Bandtopologie von verdrehtem Molybdänditellurid (tMoTe₂) – verantwortlich für seine fraktionalen quanten-anomalous Hall (FQAH) Zustände – wird voraussichtlich aus einem Schicht-Pseudospin-Skyrmion-Gitter entstehen. Die Verfolgung der Schichtpolarisation von Wellenfunktionen innerhalb der Moiré-Einheit kann somit entscheidende Einblicke in die Bandtopologie bieten. Hier verwenden wir die Rastertunnelmikroskopie und -spektroskopie (STM/S), um die Schicht-Pseudospin-Skyrmion-Texturen von tMoTe₂ zu untersuchen. Dies erreichen wir, indem wir gleichzeitig die Moiré-Gitterstruktur und die räumliche Lokalisation seiner elektronischen Zustände visualisieren. Wir stellen fest, dass die mit den topologischen flachen Bändern assoziierten Wellenfunktionen eine räumlich abhängige Schichtpolarisation innerhalb der Moiré-Einheit aufweisen. Dies stimmt hervorragend mit unserem theoretischen Modell überein und offenbart somit eine direkte mikroskopische Verbindung zwischen den strukturellen Eigenschaften von tMoTe₂ und seiner Bandtopologie. Unsere Arbeit ermöglicht neue Wege zur Ingenieurkunst von FQAH-Zuständen mit Dehnung sowie zukünftigen STM-Studien der ineinander verwobenen korrelierten und topologischen Zustände, die in gate-tunable Geräten entstehen.