北京师范大学/北京大学Phys. Rev. Lett.: 通过强层间杂化在石墨烯/WSe2异质结中实现的类Kagome能带

2026年8月27日，Phys. Rev. Lett.在线发表了北京师范大学何林教授、任雅宁博士和北京大学冯济教授课题组的研究论文，题目为《Kagomelike Bands in Graphene/WSe2 Heterostructure Realized by Strong Interlayer Hybridization》，论文的第一作者为Ruo-Han Zhang、Jiang-Hui Pan和Ya-Ning Ren。

二维范德华结构因其丰富的功能和涌现的物理现象而引起了极大的兴趣。理解层间相互作用的精确本质对于这些二维材料的精确设计和调控至关重要。迄今为止，大多数实验工作都集中在组成材料、堆叠顺序以及旋转对齐的影响上。然而，层间距仍然是调控电子行为的一个关键但相对较少被探索的自由度，特别是在原子级间距减小的强耦合极限下。

最近，几项实验表明，在垂直堆叠结构中调制层间距可以解锁丰富的涌现现象谱。例如，减小层间距使得转角双层石墨烯中在魔角~1.1°的转角处也能出现超导性。鉴于层间距作为调控电子性质的一个关键新控制参数，它提出了一个重要问题：转角和层间距之间的相互作用如何具体调控异质结中的电子行为？

在此研究中，作者展示了在特定转角的石墨烯/WSe2异质结中，通过扫描隧道显微镜（STM）针尖操控减小层间距，可诱导出具有明显类Kagome排列的莫尔超晶格。研究表明，这一结构特征源于石墨烯层内的碳-碳二聚化，并由莫尔超晶格与石墨烯和WSe2之间强层间杂化的相互作用所驱动。此外，第一性原理计算验证了该类Kagome结构诱导了Kagome型电子能带。这项研究结果确立了二维莫尔体系中的层间杂化作为在范德华材料中实现设计量子相的一种强大且可调的调控手段。

图1. (a) 由单层石墨烯堆叠在WSe₂上构成的范德华异质结示意图。(b) 具有转角θ的石墨烯/WSe₂异质结超胞的俯视图。(c) 在转角约为5.4°、12.4°和28.5°下获取的STM形貌图。(d) 图(c)中STM形貌图对应的FFT图像。(e) STM针尖诱导的石墨烯与WSe₂之间层间距d调制的示意图。(f) 在转角为21.9°的同一区域，施加针尖脉冲后获取的代表性STM形貌图（V_b = 1 V, I_t = 100 pA）及对应的FFT图像（插图）。(g) 图(f)中放大的STM图像。(h) 沿图(f)中红色和橙色箭头方向三个等效方向平均的FFT强度分布。

论文链接

Zhang, R., Pan, J., Ren, Y. et al. Kagomelike Bands in Graphene/WSe₂ Heterostructure Realized by Strong Interlayer Hybridization. Phys. Rev. Lett., 2026, 137, 096201. https://doi.org/10.1103/jw4w-2jbm

投稿日期：2025年09月03日

接收日期：2026年07月28日