双层扭转少层石墨烯的莫尔能带结构

最近，在双层扭转三层石墨烯（TLG）中观测到了非常规超导性，其中三层单层石墨烯（MLG）以两个扭转角彼此堆叠[J. M. Park等人, Nature 590, 249 (2021); Z. Hao等人, Science 371, 1133 (2021); X. Zhang等人, Phys. Rev. Lett. 127, 166802 (2021)]。当双层扭转TLG中的部分MLG被双层石墨烯（BLG）替代时，我们得到一类新的双层扭转莫尔异质结构，即双层扭转少层石墨烯（DTFLG）。本工作中，我们从理论上研究了具有不同MLG与BLG排布的DTFLG的莫尔能带结构。我们发现，依据两个扭转角的相对旋转方向（交替或手性扭转）以及中间范德瓦耳斯（vdW）层（MLG或BLG），一般的(X+Y+Z)-DTFLG可归类为四类，即(X+1+Z)-ATFLG、(X+2+Z)-ATFLG、(X+1+Z)-CTFLG与(X+2+Z)-CTFLG，每一类都有其独特的能带结构。此处X、Y、Z表示三个vdW层，即MLG或BLG。有趣的是，(X+1+Z)-ATFLG在约$1.54^\circ$的魔角处具有一对完美平带，并与一对线性或抛物线能带共存，这与双层扭转TLG十分相似。同时，当扭转角小于“魔角”$1.70^\circ$时，(X+2+Z)-CTFLG可在$E_f$处具有两条孤立窄带，其带宽小于5 meV。我们也研究了电场的影响以及莫尔能带的拓扑特征。我们的工作表明，DTFLG，尤其是(X+1+Z)-ATFLG与(X+2+Z)-CTFLG，是研究莫尔平带诱导的新奇关联与拓扑效应的有前景的平台。