石墨烯中分数量子霍尔效应的光学探测

石墨烯及其范德华 (vdW) 异质结构为探索强相关电子相提供了独特且通用的平台，从单层系统中的非常规分数量子霍尔 (FQH) 态到扭曲双层中的大量超导和绝缘态。然而，由于缺乏稳健的能带隙使得石墨烯难以通过光学手段探测，迄今为止对这些迷人相的获取完全局限于输运技术。在此，我们展示了一种全光学、非侵入式的光谱工具，利用相邻过渡金属二硫属化物单层中的激发态里德堡激子来探测石墨烯中的电子关联。由于具有较大的玻尔半径，里德堡态对石墨烯电子的可压缩性高度敏感，使我们能够在高磁场下检测奇数分母 FQH 态的形成。由于其亚微米级的空间分辨率，我们所展示的技术规避了 vdW 结构中的空间不均匀性，并为扭曲双层石墨烯和其他光学不活跃的原子级薄材料中相关态的光学研究铺平了道路。