菱方石墨烯中莫尔增强的平带

标题：清华大学/上海交通大学/北京大学Nat. Mater.: 菱方石墨烯中莫尔增强的平带

　　近日，Nat. Mater.在线发表了清华大学周树云教授、上海交通大学陈国瑞副教授、北京大学宋志达助理教授课题组的研究论文，题目为《Moiré enhanced flat band in rhombohedral graphene》，论文的第一作者为Hongyun Zhang, Jinxi Lu, Kai Liu, Yijie Wang。

　　分数量子反常霍尔效应（FQAHE）是一种引人入胜的涌现量子态，其特性表现为即使在无外磁场下也能产生分数化电荷激发。最近，研究人员在氮化硼衬底上的对齐菱方五层石墨烯（对齐R5G/BN）体系中，通过引入莫尔势观测到了分数量子反常霍尔效应。值得关注的是，当载流子被驱离莫尔界面时，分数量子反常霍尔效应会更显著地显现，这引发了关于莫尔势具体作用的争论。

　　在此研究中，通过执行纳米角分辨光电子能谱（NanoARPES），作者直接观测到了对齐与非对齐R5G/BN体系中的拓扑平带。与非对齐样品相比，对齐样品中的莫尔势不仅产生了莫尔能带，更显著增强了拓扑平带。结合理论计算，研究提出顶层莫尔能带是通过与莫尔调制底层的层间库仑相互作用产生的。这项研究为阐明莫尔势在对齐菱方石墨烯中的作用提供了直接实验证据，并为理解其涌现的量子现象奠定了理论基础。

　　鉴于目前报道的包括分数量子反常霍尔效应在内的多种新颖量子相均只在菱方石墨烯处于莫尔超晶格时出现，理解莫尔势如何影响对齐R5G/BN体系中平带的复杂拓扑性质、电荷调制及能隙，对于揭示其背后物理机制至关重要。这项工作引起了人们对莫尔势强烈影响对齐R5G/BN电子结构的关注，即使在远离莫尔区域，这也有助于调和不同的实验观测和理论模型。

图1 R5G/BN异质结的示意图与表征（样品S1）

图2 非对齐R5G/BN的实验电子结构与平带（样品S2和S3）

图3 对齐R5G/BN中观察到强平带与莫尔复制带（样品S1和S4）

图4 与未对齐样品相比，对齐R5G/BN样品中增强的平带

【论文链接】

　　Zhang, H., Lu, J., Liu, K. et al. Moiré enhanced flat band in rhombohedral graphene. Nat. Mater.,2025.
https://doi.org/10.1038/s41563-025-02416-2

　　信息来源：科研任我行