研究前沿：Nature Physics 石墨烯

在平带中，相互作用的电子产生各种量子相。这种量子态的基本方面之一是电子拥有各种味道（如自旋或谷）序，及其形成的对称破缺态的激发光谱。这些性质，却不能用电输运测量直接探测。具有四重自旋谷简并的单层石墨烯，第零朗道能级是此类研究的模型系统，但其对称破缺态的本质(特别是在部分填充时)，仍不清楚。

近日，美国 普林斯顿大学(Princeton University) Gelareh Farahi, Cheng-Li Chiu, Xiaomeng Liu，Ali Yazdani等，在Nature Physics上发文，利用扫描隧道显微镜表征演示了一种非侵入式光谱技术，并实验测量了石墨烯部分填充的第零朗道能级中，电子波函数的谷极化及其激发谱。还提取了诸如霍尔丹赝势Haldane pseudopotentials强度之类信息，这些信息表征了分数量子态下的排斥相互作用。

实验还表明，分数量子霍尔相位是建立在部分填充时持续存在的对称破缺态上的。实验方法将部分填充朗道能级的谷相图，还量化为模型平带平台，这适用于其他基于石墨烯的电子系统。

Broken symmetries and excitation spectra of interacting electrons in partially filled Landau levels.
在部分填充朗道能级中，相互作用电子的对称性破缺和激发谱。

图1: 扫描隧道显微镜scanning tunnelling microscopy，STM针尖，对朗道能级Landau levels，LL光谱的影响。

图2:基于电荷中性尖端，零朗道能级 zeroth Landau levels，ZLL的点谱分布。

图3:在代表性填充物，恒定高度图的傅里叶分析。

图4:具有栅极和偏压激发的谷织构演化。

文献链接

Farahi, G., Chiu, CL., Liu, X. et al. Broken symmetries and excitation spectra of interacting electrons in partially filled Landau levels. Nat. Phys. (2023).

https://doi.org/10.1038/s41567-023-02126-z

https://www.nature.com/articles/s41567-023-02126-z

本文译自Nature。