非中心对称混合堆叠多层石墨中的内在层极化与多平坦带 transport
介观与纳米尺度物理
2025-08-05 v2
摘要
石墨多层结构的电子能谱对层数和堆叠顺序极其敏感。超出三层石墨后，混合堆叠序列（交替 Bernal 和 rhombohedral 层）导致多个共存的低能带。本 work 研究 ABCBC 堆叠的五层石墨，这种较少研究的非中心对称混合序列。该堆叠可视为置于 AB (Bernal) 双层之上的 ABC (rhombohedral) 三层，因此其低能带结构包含 cubic 带和抛物线带并发生杂化。在传输测量中，我们观察到在电荷中性处出现内在带隙，其大小在施加垂直位移场时呈不对称变化。这一行为反映了破坏 inversion 镜像对称性所致的自发层极化。通过调节位移场和载流子密度，我们在费米面拓扑学中驱动多个 Lifshitz 相变，并实现来自多平坦系统的不同退极性的 Landau 能级。显著地，在约 20 mT 的极低磁场下出现 v = -6 量子霍尔态，表明自发对称性破坏与 Berry 曲率之间的相互作用。我们的结果将混合堆叠多层石墨建立为一种可调平台，适用于探索各种破坏对称性和多个平坦带的新兴相关电子态。
引用
@article{arxiv.2505.12478,
title = {Intrinsic layer polarization and multi-flatband transport in non-centrosymmetric mixed-stacked multilayer graphene},
author = {Kai Liu and Yating Sha and Bo Yin and Hongyun Zhang and Jinxi Lu and Shuhan Liu and Size Wu and Yulu Ren and Zhongxun Guo and Jingjing Gao and Ming Tian and Neng Wan and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Bingbing Tong and Guangtong Liu and Li Lu and Yuanbo Zhang and Weidong Luo and Zhiwen Shi and Shuyun Zhou and Quansheng Wu and Guorui Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.12478},
year = {2025}
}