高迁移率单层石墨烯/WSe2 异质结构中自旋分裂能带色散的实验观测

石墨烯中邻近诱导的自旋轨道耦合已导致诸如时间反演不变的 $\mathbb{Z}_2$ 拓扑相与自旋轨道滤波效应等引人入胜现象的观测。若要将这些激动人心的观测转化为实际应用，理解自旋轨道耦合对石墨烯能带结构的影响至关重要。在本研究文章中，我们报道了在强邻近诱导自旋轨道耦合存在下单层石墨烯（SLG）能带结构的实验测定。我们在高迁移率 hBN 封装 SLG/WSe2 异质结构中通过量子振荡测量实现了这一点。我们观察到石墨烯能带清晰的自旋分裂以及费米速度的显著增加。使用具有实际参数的理论模型拟合实验数据，我们揭示了 SLG 中能隙打开与能带反转的证据。进一步，我们确定低能带结构相对原始 SLG 的偏离主要由谷-Zeeman SOC 与 Rashba SOC 决定，而 Kane-Mele SOC 无关紧要。尽管有稳健的理论预测与能带分裂观测，SLG 中价带与导带自旋分裂的定量度量以及相应的低能色散关系一直缺失——我们这项实验与理论结合的研究填补了这一空白。