魔角扭转双层石墨烯中的电子自旋共振与集体激发

在强关联系统中，集体激发包含有关底层基态电子序的关键信息。最近的一系列实验暗示，魔角石墨烯莫尔能带的自旋和谷同位旋通道中存在大量集体模式。然而，由于缺乏自旋探针，对集体激发的直接观测一直难以实现。在这项工作中，我们使用电阻探测电子自旋共振技术来寻找魔角扭转双层石墨烯中的低能集体激发。我们报道了在莫尔平带近半填充处以外加微波诱导共振形式对集体模式的直接观测。这些共振模式的频率-磁场依赖关系揭示了谷间自旋耦合的本质，使我们能够提取谷间交换相互作用和自旋刚度等参数。两项独立的观测证明微波共振的产生与探测依赖于平坦莫尔能带内的强关联。首先，稳健共振响应的出现与莫尔半填充处的自发味极化同时发生，并在底层费米面为同位旋未极化的密度范围内始终缺失。其次，我们在单层石墨烯和双层石墨烯样品（包括无平带物理的大扭转角扭转双层石墨烯）上进行了相同的共振测量。在很大的载流子密度、微波频率和功率范围内，我们在这些样品中未观察到共振响应的迹象。一个自然的解释是，魔角附近的共振响应源于“狄拉克复兴”以及由此产生的同位旋序。