研究前沿：石墨烯 | Nature Materials

在具有莫尔超晶格势的二维半导体中，莫尔激子是的出射光学激发。尽管已经在几个材料上，观察到了这些激发，但具有动态可调莫尔势，用以调整其特性的系统，尚未实现。

近日，美国 华盛顿大学（University of Washington）Minhao He, Jiaqi Cai, Xiaodong Xu等，香港大学Huiyuan Zheng，Wang Yao等，在Nature Materials上发文，提出了在单层硒化钨WSe2中，实现了连续可调的莫尔势，这一实现，主要是通过在魔角附近接近双层转角石墨烯twisted bilayer graphene (TBG)。

通过栅极调节局部电荷密度，双层转角石墨烯TBG提供了一种空间变化和动态可调的介电超晶格，用于调制单层硒化钨WSe2激子波函数。实现观察到了，在双层转角石墨烯TBG掺杂后，由于亮里德堡态和暗里德堡态之间的激子波函数混合，出现了能量分裂增加的莫尔激子里德堡分支。此外，在魔角附近，出射里德堡态可以探测双层转角石墨烯TBG中的强关联态。

该项研究，为设计莫尔激子和双层转角石墨烯TBG中具有小关联能隙的电子态光学可及性，提供了新的平台。

图1: 在双层转角石墨烯twisted bilayer graphene，TBG中，局部电荷分布及其对相邻硒化钨WSe2的周期性屏蔽。

图2: 在双层转角石墨烯TBG上，单层硒化钨WSe2的莫尔激子里德堡态。

图3: 激子里德堡态的可调混合。

图4:在魔角处的双层转角石墨烯TBG中，强关联态的激子里德堡态传感。

文献链接

He, M., Cai, J., Zheng, H. et al. Dynamically tunable moiré exciton Rydberg states in a monolayer semiconductor on twisted bilayer graphene. Nat. Mater. (2024).

https://doi.org/10.1038/s41563-023-01713-y

https://www.nature.com/articles/s41563-023-01713-y

本文译自Nature。