少层扭转石墨烯的角分辨光电子能谱特征

由于与莫尔超晶格势的电子相互作用，在扭转石墨烯层中观测到了多种新兴关联电子现象。探索这一新领域的电子结构预测已有诸多报道，但用以验证它们的动量分辨电子结构测量很少。本文中，我们使用角分辨光电子能谱(ARPES)研究少层石墨烯的扭转依赖($1^\circ < \theta < 8^\circ$)电子能带结构，包括扭转双层、单层-on-双层和双双层石墨烯(tDBG)。我们利用层间耦合的混合 $\textbf{k}\cdot\textbf{p}$ 模型并引入连续层光电子的依赖于光子能量的相移来模拟 ARPES 谱，从而进行实验与理论的直接比较。在扭转角、堆垛几何和背栅电压范围内，实验与理论均取得定量一致，验证了模型并揭示了扭转石墨烯中位移场诱导的能隙开启。然而，对于 $\theta=1.5\pm0.2^\circ$ 的 tDBG，接近预测魔角 $\theta=1.3^\circ$，在费米能级附近发现一个平带，测得带宽 $E_w = 31\pm5$ meV。对平带与下一价带之间能隙的分析显示实验($\Delta_h=46\pm5$meV)与理论模型($\Delta_h=5$meV)之间存在显著偏差，表明在此区间晶格弛豫的重要性。