一作+通讯，魔角石墨烯又发Science！玩出新花样！

当两层石墨烯扭曲到接近1°的角度时，就会发生很多奇特的物理学现象，比如超导。过去几年，我们见证了魔角石墨烯的快速发展，也认识了天才少年曹原，被他的才华所震撼。从魔角双层石墨烯的各种性质，再到魔角三层石墨烯，这个领域的新性质和新叠加结构不断地吸引人的注意，也不断地牵引着全球科学家的心弦。

过去，魔角石墨烯的研究是将单层与单层的石墨烯进行叠加，来进行新性质的发现，从两层到三层，未来没准会到四层，五层……但是，最先出来的是另外一种结构扭曲“双双层石墨烯”（twisted double-bilayer graphene， TDBG），这是啥呢？

就是把两个双层石墨烯以某个角度叠加到一起，这在技术上来说更有难度，这里面又有什么惊人的发现呢？

苏黎世联邦理工学院Peter Rickhaus（一作兼通讯）等人在Science上发表了文章Correlated electron-hole state in twisted double-bilayer graphene，对双双层石墨烯中的相关电子空穴态进行了研究。

在这项研究中，作者表明双双层石墨烯中，相关的电子-空穴态更倾向于在2°和3°之间扭转角范围内形成。作者主要研究了扭曲到2.37°的相关电子空穴状态。在这个角度上，莫尔态保留了大部分孤立的双层特征，允许他们的双层投影由门单独控制。通过设置扭转角，使层间耦合足够强，可以形成莫尔带，但又足够弱，可以分别控制上下两层的载流子浓度。在顶部双分子层中掺杂电子，在底部双分子层中掺杂空穴，研究人员创造了一个嵌套费米表面的相关状态。

使用这种特性在狭窄的孤立电子和具有良好嵌套性能的带之间产生能量重叠。作者的测量揭示了与密度波态一致的重建费米表面有序状态的形成。这种状态可以在不引入化学掺杂物的情况下进行调整，从而可以研究相关的电子空穴状态及其与超导性的相互作用。

图文详情

图1. 在双双层石墨烯中设计DW状态

图2. 建立电子空穴流体

图3. 相关的间隙对参数D和n的依赖关系

图4. 自旋极化的相关间隙

文献信息

Correlated electron-hole state in twisted double-bilayer graphene. Rickhaus et al., Science 373, 1257–1260 (2021).

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abc3534

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一作+通讯，魔角石墨烯又发Science！玩出新花样！

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