Abstract
Since the discovery of graphene, the development of two-dimensional material research has enabled the exploration of a rich variety of exotic quantum phenomena that are not accessible in bulk materials. These two-dimensional materials offer a unique platform to build novel quantum devices. Layered transition metal dichalcogenides, when thinned down to atomic thicknesses, exhibit intriguing physical properties such as strong electron correlations. The study of strongly-correlated phenomena in two-dimensional transition metal dichalcogenides has been a major research frontier in condensed matter physics. In this article, we review recent progress on strongly-correlated phenomena in two-dimensional transition metal dichalcogenides, including Mott insulators, quantum spin liquids, and Wigner crystals. These topics represent a rapidly developing research area, where tremendous opportunities exist in discovering exotic quantum phenomena, and in exploring their applications for future electronic devices.
Article PDF
References
K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, and A. A. Firsov, Science 306, 666 (2004).
Y. Zhang, Y. W. Tan, H. L. Stormer, and P. Kim, Nature 438, 201 (2005).
L. Li, Y. Yu, G. J. Ye, Q. Ge, X. Ou, H. Wu, D. Feng, X. H. Chen, and Y. Zhang, Nat. Nanotech. 9, 372 (2014).
L. Li, G. J. Ye, V. Tran, R. Fei, G. Chen, H. Wang, J. Wang, K. Watanabe, T. Taniguchi, L. Yang, X. H. Chen, and Y. Zhang, Nat. Nanotech. 10, 608 (2015).
Y. Cao, V. Fatemi, A. Demir, S. Fang, S. L. Tomarken, J. Y. Luo, J. D. Sanchez-Yamagishi, K. Watanabe, T. Taniguchi, E. Kaxiras, R. C. Ashoori, and P. Jarillo-Herrero, Nature 556, 80 (2018).
Y. Cao, V. Fatemi, S. Fang, K. Watanabe, T. Taniguchi, E. Kaxiras, and P. Jarillo-Herrero, Nature 556, 43 (2018).
G. Chen, L. Jiang, S. Wu, B. Lyu, H. Li, B. L. Chittari, K. Watanabe, T. Taniguchi, Z. Shi, J. Jung, Y. Zhang, and F. Wang, Nat. Phys. 15, 237 (2019).
G. Chen, A. L. Sharpe, P. Gallagher, I. T. Rosen, E. J. Fox, L. Jiang, B. Lyu, H. Li, K. Watanabe, T. Taniguchi, J. Jung, Z. Shi, D. Goldhaber-Gordon, Y. Zhang, and F. Wang, Nature 572, 215 (2019).
G. Chen, A. L. Sharpe, E. J. Fox, Y. H. Zhang, S. Wang, L. Jiang, B. Lyu, H. Li, K. Watanabe, T. Taniguchi, Z. Shi, T. Senthil, D. Goldhaber-Gordon, Y. Zhang, and F. Wang, Nature 579, 56 (2020).
S. Das, A. Sebastian, E. Pop, C. J. McClellan, A. D. Franklin, T. Grasser, T. Knobloch, Y. Illarionov, A. V. Penumatcha, J. Appen-zeller, Z. Chen, W. Zhu, I. Asselberghs, L. J. Li, U. E. Avci, N. Bhat, T. D. Anthopoulos, and R. Singh, Nat. Electron. 4, 786 (2021).
M. C. Lemme, D. Akinwande, C. Huyghebaert, and C. Stampfer, Nat. Commun. 13, 1392 (2022).
Y. Yu, F. Yang, X. F. Lu, Y. J. Yan, Y. H. Cho, L. Ma, X. Niu, S. Kim, Y. W. Son, D. Feng, S. Li, S. W. Cheong, X. H. Chen, and Y. Zhang, Nat. Nanotech. 10, 270 (2015).
M. M. Ugeda, A. J. Bradley, S. F. Shi, F. H. da Jornada, Y. Zhang, D. Y. Qiu, W. Ruan, S. K. Mo, Z. Hussain, Z. X. Shen, F. Wang, S. G. Louie, and M. F. Crommie, Nat. Mater. 13, 1091 (2014).
X. Xu, Y. Pan, S. Liu, B. Han, P. Gu, S. Li, W. Xu, Y. Peng, Z. Han, J. Chen, P. Gao, and Y. Ye, Science 372, 195 (2021).
J. A. Wilson, F. J. Di Salvo, and S. Mahajan, Adv. Phys. 24, 117 (1975).
S. Hellmann, T. Rohwer, M. Kalläne, K. Hanff, C. Sohrt, A. Stange, A. Carr, M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, L. Kipp, M. Bauer, and K. Rossnagel, Nat. Commun. 3, 1069 (2012).
B. Sipos, A. F. Kusmartseva, A. Akrap, H. Berger, L. Forró, and E. Tutiš, Nat. Mater. 7, 960 (2008).
R. Ang, Y. Tanaka, E. Ieki, K. Nakayama, T. Sato, L. J. Li, W. J. Lu, Y. P. Sun, and T. Takahashi, Phys. Rev. Lett. 109, 176403 (2012).
R. Ang, Y. Miyata, E. Ieki, K. Nakayama, T. Sato, Y. Liu, W. J. Lu, Y. P. Sun, and T. Takahashi, Phys. Rev. B 88, 115145 (2013).
Y. Liu, D. F. Shao, L. J. Li, W. J. Lu, X. D. Zhu, P. Tong, R. C. Xiao, L. S. Ling, C. Y. Xi, L. Pi, H. F. Tian, H. X. Yang, J. Q. Li, W. H. Song, X. B. Zhu, and Y. P. Sun, Phys. Rev. B 94, 045131 (2016).
J. A. Wilson, and A. D. Yoffe, Adv. Phys. 18, 193 (1969).
E. Tosatti, and P. Fazekas, J. Phys. Colloq. 37, C4–165 (1976).
X. Qian, J. Liu, L. Fu, and J. Li, Science 346, 1344 (2014).
N. F. Mott, Proc. Phys. Soc. A 62, 416 (1949).
P. A. Lee, Science 321, 1306 (2008).
L. Balents, Nature 464, 199 (2010).
Y. Zhou, K. Kanoda, and T. K. Ng, Rev. Mod. Phys. 89, 025003 (2017).
J. Wen, S. L. Yu, S. Li, W. Yu, and J. X. Li, npj Quantum Mater. 4, 12 (2019).
C. Broholm, R. J. Cava, S. A. Kivelson, D. G. Nocera, M. R. Norman, and T. Senthil, Science 367, eaay0668 (2020).
E. Wigner, Phys. Rev. 46, 1002 (1934).
P. A. Lee, N. Nagaosa, and X. G. Wen, Rev. Mod. Phys. 78, 17 (2006).
B. Keimer, S. A. Kivelson, M. R. Norman, S. Uchida, and J. Zaanen, Nature 518, 179 (2015).
C. Nayak, S. H. Simon, A. Stern, M. Freedman, and S. Das Sarma, Rev. Mod. Phys. 80, 1083 (2008).
A. Y. Kitaev, Ann. Phys. 303, 2 (2003).
A. Kitaev, Ann. Phys. 321, 2 (2006).
K. G. Wilson, Rev. Mod. Phys. 47, 773 (1975).
S. R. White, and R. M. Noack, Phys. Rev. Lett. 68, 3487 (1992).
A. Georges, G. Kotliar, W. Krauth, and M. J. Rozenberg, Rev. Mod. Phys. 68, 13 (1996).
S. Florens, and A. Georges, Phys. Rev. B 66, 165111 (2002).
E. H. Lieb, and F. Y. Wu, Phys. Rev. Lett. 20, 1445 (1968).
X. G. Wen, Phys. Rev. B 65, 165113 (2002).
P. Fazekas, and E. Tosatti, Philos. Mag. B 39, 229 (1979).
C. B. Scruby, P. M. Williams, and G. S. Parry, Philos. Mag. 31, 255 (1975).
M. Naito, and S. Tanaka, J. Phys. Soc. Jpn. 53, 1217 (1984).
T. Ishiguro, and H. Sato, Phys. Rev. B 44, 2046 (1991).
C. Laulhé, T. Huber, G. Lantz, A. Ferrer, S. O. Mariager, S. Grübel, J. Rittmann, J. A. Johnson, V. Esposito, A. Lübcke, L. Huber, M. Kubli, M. Savoini, V. L. R. Jacques, L. Cario, B. Corraze, E. Janod, G. Ingold, P. Beaud, S. L. Johnson, and S. Ravy, Phys. Rev. Lett. 118, 247401 (2017).
D. Cho, Y. H. Cho, S. W. Cheong, K. S. Kim, and H. W. Yeom, Phys. Rev. B 92, 085132 (2015).
J. J. Kim, W. Yamaguchi, T. Hasegawa, and K. Kitazawa, Phys. Rev. Lett. 73, 2103 (1994).
C. Wang, B. Giambattista, C. G. Slough, R. V. Coleman, and M. A. Subramanian, Phys. Rev. B 42, 8890 (1990).
R. E. Thomson, B. Burk, A. Zettl, and J. Clarke, Phys. Rev. B 49, 16899 (1994).
K. Rossnagel, and N. V. Smith, Phys. Rev. B 73, 073106 (2006).
T. Ritschel, J. Trinckauf, K. Koepernik, B. Büchner, M. Zimmermann, H. Berger, Y. I. Joe, P. Abbamonte, and J. Geck, Nat. Phys. 11, 328 (2015).
C. Sohrt, A. Stange, M. Bauer, and K. Rossnagel, Faraday Discuss. 171, 243 (2014).
P. Darancet, A. J. Millis, and C. A. Marianetti, Phys. Rev. B 90, 045134 (2014).
L. Perfetti, P. A. Loukakos, M. Lisowski, U. Bovensiepen, H. Berger, S. Biermann, P. S. Cornaglia, A. Georges, and M. Wolf, Phys. Rev. Lett. 97, 067402 (2006).
X. L. Yu, D. Y. Liu, Y. M. Quan, J. Wu, H. Q. Lin, K. Chang, and L. J. Zou, Phys. Rev. B 96, 125138 (2017).
S. Qiao, X. Li, N. Wang, W. Ruan, C. Ye, P. Cai, Z. Hao, H. Yao, X. Chen, J. Wu, Y. Wang, and Z. Lui, Phys. Rev. X 7, 041054 (2017).
M. Ligges, I. Avigo, D. Golež, H. U. R. Strand, Y. Beyazit, K. Hanff, F. Diekmann, L. Stojchevska, M. Kalläne, P. Zhou, K. Rossnagel, M. Eckstein, P. Werner, and U. Bovensiepen, Phys. Rev. Lett. 120, 166401 (2018).
S. H. Lee, J. S. Goh, and D. Cho, Phys. Rev. Lett. 122, 106404 (2019).
Y. D. Wang, W. L. Yao, Z. M. Xin, T. T. Han, Z. G. Wang, L. Chen, C. Cai, Y. Li, and Y. Zhang, Nat. Commun. 11, 4215 (2020).
L. Ma, C. Ye, Y. Yu, X. F. Lu, X. Niu, S. Kim, D. Feng, D. Tománek, Y. W. Son, X. H. Chen, and Y. Zhang, Nat. Commun. 7, 10956 (2016).
D. Cho, S. Cheon, K. S. Kim, S. H. Lee, Y. H. Cho, S. W. Cheong, and H. W. Yeom Nat. Commun. 7, 10453 (2016).
K. Bu, W. Zhang, Y. Fei, Z. Wu, Y. Zheng, J. Gao, X. Luo, Y. P. Sun, and Y. Yin, Commun. Phys. 2, 146 (2019).
D. Cho, G. Gye, J. Lee, S. H. Lee, L. Wang, S. W. Cheong, and H. W. Yeom, Nat. Commun. 8, 392 (2017).
J. Skolimowski, Y. Gerasimenko, and R. Žitko, Phys. Rev. Lett. 122, 036802 (2019).
Z. Wu, K. Bu, W. Zhang, Y. Fei, Y. Zheng, J. Gao, X. Luo, Z. Liu, Y. P. Sun, and Y. Yin, Phys. Rev. B 105, 035109 (2022).
T. Ritschel, H. Berger, and J. Geck, Phys. Rev. B 98, 195134 (2018).
A. W. Tsen, R. Hovden, D. Wang, Y. D. Kim, J. Okamoto, K. A. Spoth, Y. Liu, W. Lu, Y. Sun, J. C. Hone, L. F. Kourkoutis, P. Kim, and A. N. Pasupathy, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 112, 15054 (2015).
M. Yoshida, Y. Zhang, J. Ye, R. Suzuki, Y. Imai, S. Kimura, A. Fujiwara, and Y. Iwasa, Sci. Rep. 4, 7302 (2015).
S. L. L. M. Ramos, R. Plumadore, J. Boddison-Chouinard, S. W. Hla, J. R. Guest, D. J. Gosztola, M. A. Pimenta, and A. Luican-Mayer, Phys. Rev. B 100, 165414 (2019).
H. Lin, W. Huang, K. Zhao, C. Lian, W. Duan, X. Chen, and S. H. Ji, Nano Res. 11, 4722 (2018).
H. Lin, W. Huang, K. Zhao, S. Qiao, Z. Liu, J. Wu, X. Chen, and S. H. Ji, Nano Res. 13, 133 (2020).
C. J. Butler, M. Yoshida, T. Hanaguri, and Y. Iwasa, Nat. Commun. 11, 2477 (2020).
A. J. Heeger, S. Kivelson, J. R. Schrieffer, and W. P. Su, Rev. Mod. Phys. 60, 781 (1988).
C. K. Li, X. P. Yao, J. Liu, and G. Chen, Phys. Rev. Lett. 129, 017202 (2022).
R. W. Helmes, T. A. Costi, and A. Rosch, Phys. Rev. Lett. 101, 066802 (2008).
M. Jiang, G. G. Batrouni, and R. T. Scalettar, Phys. Rev. B 86, 195117 (2012).
W. Ruan, Y. Chen, S. Tang, J. Hwang, H. Z. Tsai, R. L. Lee, M. Wu, H. Ryu, S. Kahn, F. Liou, C. Jia, A. Aikawa, C. Hwang, F. Wang, Y. Choi, S. G. Louie, P. A. Lee, Z. X. Shen, S. K. Mo, and M. F. Crommie, Nat. Phys. 17, 1154 (2021).
V. Vaňo M. Amini, S. C. Ganguli, G. Chen, J. L. Lado, S. Kezile-bieke, and P. Liljeroth, Nature 599, 582 (2021).
K. Nagaoka, T. Jamneala, M. Grobis, and M. F. Crommie, Phys. Rev. Lett. 88, 077205 (2002).
A. J. Heinrich, J. A. Gupta, C. P. Lutz, and D. M. Eigler, Science 306, 466 (2004).
U. Fano, Phys. Rev. 124, 1866 (1961).
A. C. Hewson, The Kondo Problem to Heavy Fermions (Cambridge University Press, Cambridge, 1993).
X. Y. Zhu, S. Wang, Z. Y. Jia, L. Zhu, Q. Y. Li, W. M. Zhao, C. L. Xue, Y. J. Xu, Z. Ma, J. Wen, S. L. Yu, J. X. Li, and S. C. Li, Phys. Rev. Lett. 123, 206405 (2019).
J. Lee, K. H. Jin, A. Catuneanu, A. Go, J. Jung, C. Won, S. W. Cheong, J. Kim, F. Liu, H. Y. Kee, and H. W. Yeom, Phys. Rev. Lett. 125, 096403 (2020).
W. Zhang, J. Gao, L. Cheng, K. Bu, Z. Wu, Y. Fei, Y. Zheng, L. Wang, F. Li, X. Luo, Z. Liu, Y. Sun, and Y. Yin, npj Quantum Mater. 7, 8 (2022).
M. Naito, H. Nishihara, and S. Tanaka, J. Phys. C-Solid State Phys. 16, L387 (1983).
Y. Ge, and A. Y. Liu, Phys. Rev. B 82, 155133 (2010).
R. Samnakay, D. Wickramaratne, T. R. Pope, R. K. Lake, T. T. Salguero, and A. A. Balandin, Nano Lett. 15, 2965 (2015).
F. J. Di Salvo, R. G. Maines, J. V. Waszczak, and R. E. Schwall, Solid State Commun. 14, 497 (1974).
R. Inada, Y. Ōnuki, and S. Tanuma, Phys. B+C 99, 188 (1980).
D. E. Moncton, F. J. DiSalvo, J. D. Axe, L. J. Sham, and B. R. Patton, Phys. Rev. B 14, 3432 (1976).
R. Brouwer, and F. Jellinek, Phys. B+C 99, 51 (1980).
L. Perfetti, A. Georges, S. Florens, S. Biermann, S. Mitrovic, H. Berger, Y. Tomm, H. Höchst, and M. Grioni, Phys. Rev. Lett. 90, 166401 (2003).
S. Colonna, F. Ronci, A. Cricenti, L. Perfetti, H. Berger, and M. Grioni, Phys. Rev. Lett. 94, 036405 (2005).
G. Li, and E. Y. Andrei, Nat. Phys. 3, 623 (2007).
Y. Nakata, T. Yoshizawa, K. Sugawara, Y. Umemoto, T. Takahashi, and T. Sato, ACS Appl. Nano Mater. 1, 1456 (2018).
Y. Chen, W. Ruan, M. Wu, S. Tang, H. Ryu, H. Z. Tsai, R. L. Lee, S. Kahn, F. Liou, C. Jia, O. R. Albertini, H. Xiong, T. Jia, Z. Liu, J. A. Sobota, A. Y. Liu, J. E. Moore, Z. X. Shen, S. G. Louie, S. K. Mo, and M. F. Crommie, Nat. Phys. 16, 218 (2020).
Y. Nakata, K. Sugawara, A. Chainani, H. Oka, C. Bao, S. Zhou, P. Y. Chuang, C. M. Cheng, T. Kawakami, Y. Saruta, T. Fukumura, S. Zhou, T. Takahashi, and T. Sato, Nat. Commun. 12, 5873 (2021).
C. Chen, I. Sodemann, and P. A. Lee, Phys. Rev. B 103, 085128 (2021).
N. Tian, Z. Huang, B. G. Jang, S. Guo, Y.-J. Yan, J. Gao, Y. Yu, J. Hwang, M. Wang, X. Luo, Y. P. Sun, Liu, Z., D.-L. Feng, X. Chen, S.-K. Mo, M. Kim, Y.-W. Son, D. Shen, W. Ruan, and Y. Zhang, arXiv: 2211.08114.
Y. Nakata, K. Sugawara, R. Shimizu, Y. Okada, P. Han, T. Hitosugi, K. Ueno, T. Sato, and T. Takahashi, NPG Asia Mater. 8, e321 (2016).
Z. Y. Liu, S. Qiao, B. Huang, Q. Y. Tang, Z. H. Ling, W. H. Zhang, H. N. Xia, X. Liao, H. Shi, W. H. Mao, G. L. Zhu, J. T. Lü, and Y. S. Fu, Nano Lett. 21, 7005 (2021).
M. Liu, J. Leveillee, S. Lu, J. Yu, H. Kim, C. Tian, Y. Shi, K. Lai, C. Zhang, F. Giustino, and C. K. Shih, Sci. Adv. 7, eabi6339 (2021).
E. C. Regan, D. Wang, C. Jin, M. I. Bakti Utama, B. Gao, X. Wei, S. Zhao, W. Zhao, Z. Zhang, K. Yumigeta, M. Blei, J. D. Carlström, K. Watanabe, T. Taniguchi, S. Tongay, M. Crommie, A. Zettl, and F. Wang, Nature 579, 359 (2020).
R. Bistritzer, and A. H. MacDonald, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 108, 12233 (2011).
F. Wu, T. Lovorn, E. Tutuc, and A. H. MacDonald, Phys. Rev. Lett. 121, 026402 (2018).
M. H. Naik, and M. Jain, Phys. Rev. Lett. 121, 266401 (2018).
Y. Tang, L. Li, T. Li, Y. Xu, S. Liu, K. Barmak, K. Watanabe, T. Taniguchi, A. H. MacDonald, J. Shan, and K. F. Mak, Nature 579, 353 (2020).
H. Li, S. Li, M. H. Naik, J. Xie, X. Li, J. Wang, E. Regan, D. Wang, W. Zhao, S. Zhao, S. Kahn, K. Yumigeta, M. Blei, T. Taniguchi, K. Watanabe, S. Tongay, A. Zettl, S. G. Louie, F. Wang, and M. F. Crommie, Nat. Mater. 20, 945 (2021).
H. Li, S. Li, M. H. Naik, J. Xie, X. Li, E. Regan, D. Wang, W. Zhao, K. Yumigeta, M. Blei, T. Taniguchi, K. Watanabe, S. Tongay, A. Zettl, S. G. Louie, M. F. Crommie, and F. Wang, Nat. Phys. 17, 1114 (2021).
T. Li, S. Jiang, L. Li, Y. Zhang, K. Kang, J. Zhu, K. Watanabe, T. Taniguchi, D. Chowdhury, L. Fu, J. Shan, and K. F. Mak, Nature 597, 350 (2021).
L. Wang, E. M. Shih, A. Ghiotto, L. Xian, D. A. Rhodes, C. Tan, M. Claassen, D. M. Kennes, Y. Bai, B. Kim, K. Watanabe, T. Taniguchi, X. Zhu, J. Hone, A. Rubio, A. N. Pasupathy, and C. R. Dean, Nat. Mater. 19, 861 (2020).
A. Ghiotto, E. M. Shih, G. S. S. G. Pereira, D. A. Rhodes, B. Kim, J. Zang, A. J. Millis, K. Watanabe, T. Taniguchi, J. C. Hone, L. Wang, C. R. Dean, and A. N. Pasupathy, Nature 597, 345 (2021).
Z. Zhang, Y. Wang, K. Watanabe, T. Taniguchi, K. Ueno, E. Tutuc, and B. J. LeRoy, Nat. Phys. 16, 1093 (2020).
P. W. Anderson, Science 235, 1196 (1987).
P. A. Lee, Rep. Prog. Phys. 71, 012501 (2008).
P. W. Anderson, Mater. Res. Bull. 8, 153 (1973).
V. Kalmeyer, and R. B. Laughlin, Phys. Rev. Lett. 59, 2095 (1987).
H. Nishimori, and H. Nakanishi, J. Phys. Soc. Jpn. 57, 626 (1988).
D. A. Huse, and V. Elser, Phys. Rev. Lett. 60, 2531 (1988).
O. I. Motrunich, Phys. Rev. B 72, 045105 (2005).
S. S. Lee, and P. A. Lee, Phys. Rev. Lett. 95, 036403 (2005).
K. T. Law, and P. A. Lee, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 114, 6996 (2017).
W. Y. He, X. Y. Xu, G. Chen, K. T. Law, and P. A. Lee, Phys. Rev. Lett. 121, 046401 (2018).
A. Ribak, I. Silber, C. Baines, K. Chashka, Z. Salman, Y. Dagan, and A. Kanigel, Phys. Rev. B 96, 195131 (2017).
M. Klanjšek, A. Žorko, R. Žitko, J. Mravlje, Z. Jagličić, P. K. Biswas, P. Prelovšek, D. Mihailovic, and D. Arčon, Nat. Phys. 13, 1130 (2017).
M. Kratochvilova, A. D. Hillier, A. R. Wildes, L. Wang, S. W. Cheong, and J. G. Park, npj Quant. Mater. 2, 42 (2017).
Y. J. Yu, Y. Xu, L. P. He, M. Kratochvilova, Y. Y. Huang, J. M. Ni, L. Wang, S. W. Cheong, J. G. Park, and S. Y. Li, Phys. Rev. B 96, 081111 (2017).
H. Murayama, Y. Sato, T. Taniguchi, R. Kurihara, X. Z. Xing, W. Huang, S. Kasahara, Y. Kasahara, I. Kimchi, M. Yoshida, Y. Iwasa, Y. Mizukami, T. Shibauchi, M. Konczykowski, and Y. Matsuda, Phys. Rev. Res. 2, 013099 (2020).
W. Han, S. Maekawa, and X. C. Xie, Nat. Mater. 19, 139 (2020).
C. Z. Chen, Q. Sun, F. Wang, and X. C. Xie, Phys. Rev. B 88, 041405 (2013).
Y. Shen, Y. D. Li, H. Wo, Y. Li, S. Shen, B. Pan, Q. Wang, H. C. Walker, P. Steffens, M. Boehm, Y. Hao, D. L. Quintero-Castro, L. W. Harriger, M. D. Frontzek, L. Hao, S. Meng, Q. Zhang, G. Chen, and J. Zhao, Nature 540, 559 (2016).
P. L. Dai, G. Zhang, Y. Xie, C. Duan, Y. Gao, Z. Zhu, E. Feng, Z. Tao, C. L. Huang, H. Cao, A. Podlesnyak, G. E. Granroth, M. S. Everett, J. C. Neuefeind, D. Voneshen, S. Wang, G. Tan, E. Morosan, X. Wang, H. Q. Lin, L. Shu, G. Chen, Y. Guo, X. Lu, and P. Dai, Phys. Rev. X 11, 021044 (2021).
M. R. Norman, and T. Micklitz, Phys. Rev. Lett. 102, 067204 (2009).
D. F. Mross, and T. Senthil, Phys. Rev. B 84, 041102 (2011).
C. Rubio-Verdú, and A. N. Pasupathy, Nat. Phys. 17, 1082 (2021).
B. J. Kim, H. Koh, E. Rotenberg, S. J. Oh, H. Eisaki, N. Motoyama, S. Uchida, T. Tohyama, S. Maekawa, Z. X. Shen, and C. Kim, Nat. Phys. 2, 397 (2006).
S. S. Lee, P. A. Lee, and T. Senthil, Phys. Rev. Lett. 98, 067006 (2007).
G. Khaliullin, and P. Fulde, Phys. Rev. B 52, 9514 (1995).
P. Ribeiro, and P. A. Lee, Phys. Rev. B 83, 235119 (2011).
M. Gomilšek, R. Žitko, M. Klanjšek, M. Pregelj, C. Baines, Y. Li, Q. M. Zhang, and A. Zorko, Nat. Phys. 15, 754 (2019).
Y. Chen, W. Y. He, W. Ruan, J. Hwang, S. Tang, R. L. Lee, M. Wu, T. Zhu, C. Zhang, H. Ryu, F. Wang, S. G. Louie, Z. X. Shen, S. K. Mo, P. A. Lee, and M. F. Crommie, Nat. Phys. 18, 1335 (2022).
W. Y. He, and P. A. Lee, Phys. Rev. B 105, 195156 (2022).
M. H. Zare, and H. Mosadeq, Phys. Rev. B 104, 115154 (2021).
D. Kiese, Y. He, C. Hickey, A. Rubio, and D. M. Kennes, APL Mater. 10, 031113 (2022).
J. Motruk, D. Rossi, D. A. Abanin, and L. Rademaker, arXiv: 2211.15696v1.
Y. Zhou, D. N. Sheng, and E. A. Kim, Phys. Rev. Lett. 128, 157602 (2022).
N. D. Drummond, Z. Radnai, J. R. Trail, M. D. Towler, and R. J. Needs, Phys. Rev. B 69, 085116 (2004).
N. D. Drummond, and R. J. Needs, Phys. Rev. Lett. 102, 126402 (2009).
Y. P. Monarkha, and V. E. Syvokon, Low Temp. Phys. 38, 1067 (2012).
J. Jang, B. M. Hunt, L. N. Pfeiffer, K. W. West, and R. C. Ashoori, Nat. Phys. 13, 340 (2017).
J. Yoon, C. C. Li, D. Shahar, D. C. Tsui, and M. Shayegan, Phys. Rev. Lett. 82, 1744 (1999).
K. F. Mak, K. He, C. Lee, G. H. Lee, J. Hone, T. F. Heinz, and J. Shan, Nat. Mater. 12, 207 (2013).
M. Zarenia, D. Neilson, B. Partoens, and F. M. Peeters, Phys. Rev. B 95, 115438 (2017).
Y. Xu, S. Liu, D. A. Rhodes, K. Watanabe, T. Taniguchi, J. Hone, V. Elser, K. F. Mak, and J. Shan, Nature 587, 214 (2020).
X. Huang, T. Wang, S. Miao, C. Wang, Z. Li, Z. Lian, T. Taniguchi, K. Watanabe, S. Okamoto, D. Xiao, S. F. Shi, and Y. T. Cui, Nat. Phys. 17, 715 (2021).
C. Jin, Z. Tao, T. Li, Y. Xu, Y. Tang, J. Zhu, S. Liu, K. Watanabe, T. Taniguchi, J. C. Hone, L. Fu, J. Shan, and K. F. Mak, Nat. Mater. 20, 940 (2021).
H. Li, S. Li, E. C. Regan, D. Wang, W. Zhao, S. Kahn, K. Yumigeta, M. Blei, T. Taniguchi, K. Watanabe, S. Tongay, A. Zettl, M. F. Crommie, and F. Wang, Nature 597, 650 (2021).
S. Ahn, and S. D. Sarma, arXiv: 2211.10673v1.
Y. Tang, J. Gu, S. Liu, K. Watanabe, T. Taniguchi, J. C. Hone, K. F. Mak, and J. Shan, Nat. Commun. 13, 4271 (2022).
Y. Zhou, J. Sung, E. Brutschea, I. Esterlis, Y. Wang, G. Scuri, R. J. Gelly, H. Heo, T. Taniguchi, K. Watanabe, G. Zaránd, M. D. Lukin, P. Kim, E. Demler, and H. Park, Nature 595, 48 (2021).
T. Smolenski, P. E. Dolgirev, C. Kuhlenkamp, A. Popert, Y. Shimazaki, P. Back, X. Lu, M. Kroner, K. Watanabe, T. Taniguchi, I. Esterlis, E. Demler, and A. Imamoglu, Nature 595, 53 (2021).
D. C. Tsui, H. L. Stormer, and A. C. Gossard, Phys. Rev. Lett. 48, 1559 (1982).
H. L. Stormer, B. Laboratories, D. C. Tsui, and A. C. Gossard, Rev. Mod. Phys. 71, 8 (1999).
Q. Shi, E. M. Shih, M. V. Gustafsson, D. A. Rhodes, B. Kim, K. Watanabe, T. Taniguchi, Z. Papic, J. Hone, and C. R. Dean, Nat. Nanotechnol. 15, 569 (2020).
T. Devakul, V. Crépel, Y. Zhang, and L. Fu, Nat. Commun. 12, 6730 (2021).
Y. Zhang, T. Devakul, and L. Fu, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 118, e2112673118 (2021).
T. Li, S. Jiang, B. Shen, Y. Zhang, L. Li, Z. Tao, T. Devakul, K. Watanabe, T. Taniguchi, L. Fu, J. Shan, and K. F. Mak, Nature 600, 641 (2021).
H. Li, U. Kumar, K. Sun, and S. Z. Lin, Phys. Rev. Res. 3, L032070 (2021).
V. Crépel, and L. Fu, arXiv: 2207.08895.
J. Cai, E. Anderson, C. Wang, X. Zhang, X. Liu, W. Holtzmann, Y. Zhang, F. Fan, T. Taniguchi, K. Watanabe, Y. Ran, T. Cao, L. Fu, D. Xiao, W. Yao, and X. Xu, arXiv: 2304.08470.
Y. Zeng, Z. Xia, K. Kang, J. Zhu, P. Knüppel, C. Vaswani, K. Watanabe, T. Taniguchi, K. F. Mak, and J. Shan, arXiv: 2305.00973.
A. Chernikov, T. C. Berkelbach, H. M. Hill, A. Rigosi, Y. Li, B. Aslan, D. R. Reichman, M. S. Hybertsen, and T. F. Heinz, Phys. Rev. Lett. 113, 076802 (2014).
C. Zhang, A. Johnson, C. L. Hsu, L. J. Li, and C. K. Shih, Nano Lett. 14, 2443 (2014).
A. Kogar, M. S. Rak, S. Vig, A. A. Husain, F. Flicker, Y. I. Joe, L. Venema, G. J. MacDougall, T. C. Chiang, E. Fradkin, J. van Wezel, and P. Abbamonte, Science 358, 1314 (2017).
D. Varsano, M. Palummo, E. Molinari, and M. Rontani, Nat. Nanotechnol. 15, 367 (2020).
L. Ma, P. X. Nguyen, Z. Wang, Y. Zeng, K. Watanabe, T. Taniguchi, A. H. MacDonald, K. F. Mak, and J. Shan, Nature 598, 585 (2021).
D. Jérome, T. M. Rice, and W. Kohn, Phys. Rev. 158, 462 (1967).
S. Barja, S. Wickenburg, Z. F. Liu, Y. Zhang, H. Ryu, M. M. Ugeda, Z. Hussain, Z. X. Shen, S. K. Mo, E. Wong, M. B. Salmeron, F. Wang, M. F. Crommie, D. F. Ogletree, J. B. Neaton, and A. Weber-Bargioni, Nat. Phys. 12, 751 (2016).
Y. Ma, H. C. Diaz, J. Avila, C. Chen, V. Kalappattil, R. Das, M. H. Phan, T. Čadež, J. M. P. Carmelo, M. C. Asensio, and M. Batzill, Nat. Commun. 8, 14231 (2017).
Y. Ma, S. Kolekar, H. Coy Diaz, J. Aprojanz, I. Miccoli, C. Tegenkamp, and M. Batzill, ACS Nano 11, 5130 (2017).
M. Batzill, J. Phys.-Condens. Matter 30, 493001 (2018).
W. Jolie, C. Murray, P. S. Weiß, J. Hall, F. Portner, N. Atodiresei, A. V. Krasheninnikov, C. Busse, H. P. Komsa, A. Rosch, and T. Michely, Phys. Rev. X 9, 011055 (2019).
L. Wang, Y. Wu, Y. Yu, A. Chen, H. Li, W. Ren, S. Lu, S. Ding, H. Yang, Q. K. Xue, F. S. Li, and G. Wang, ACS Nano 14, 8299 (2020).
Y. Xia, J. Zhang, Y. Jin, W. Ho, H. Xu, and M. Xie, ACS Nano 14, 10716 (2020).
T. Zhu, W. Ruan, Y. Q. Wang, H. Z. Tsai, S. Wang, C. Zhang, T. Wang, F. Liou, K. Watanabe, T. Taniguchi, J. B. Neaton, A. Weber-Bargioni, A. Zettl, Z. Q. Qiu, G. Zhang, F. Wang, J. E. Moore, and M. F. Crommie, Nat. Mater. 21, 748 (2022).
X. Yang, H. Wang, J.-J. Xian, S. Meng, N. Nagaosa, W.-H. Zhang, H.-W. Liu, Z.-H. Ling, K. Fan, Z.-M. Zhang, L. Qin, Z.-H. Zhang, Y. Liang, and Y.-S. Fu, arXiv: 2104.08577.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding authors
Additional information
W. Ruan acknowledges support from the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 12274087), and Shanghai Science and Technology Development Funds (Grant No. 22QA1400600). Y. Zhang acknowledges support from the National Key R&D Program of China (Grant No. 2018YFA0305600), Strategic Priority Research Program of Chinese Academy of Sciences (Grant No. XDB30000000), and Shanghai Municipal Science and Technology Commission (Grant No. 2019SHZDZX01).
Rights and permissions
Open Access This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License, which permits use, sharing, adaptation, distribution and reproduction in any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source, provide a link to the Creative Commons licence, and indicate if changes were made. The images or other third party material in this article are included in the article’s Creative Commons licence, unless indicated otherwise in a credit line to the material. If material is not included in the article’s Creative Commons licence and your intended use is not permitted by statutory regulation or exceeds the permitted use, you will need to obtain permission directly from the copyright holder. To view a copy of this licence, visit http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
About this article
Cite this article
Ruan, W., Zhang, Y. Strong correlations in two-dimensional transition metal dichalcogenides. Sci. China Phys. Mech. Astron. 66, 117506 (2023). https://doi.org/10.1007/s11433-023-2141-9
Received:
Accepted:
Published:
DOI: https://doi.org/10.1007/s11433-023-2141-9