利用 microARPES 揭示扭曲双层石墨烯器件中的平带与杂化能隙

结合扭曲角与静电掺杂来控制二维材料的电子结构，是诱导涌现现象的有效手段。在层间扭曲角接近魔角的 bilayer graphene 中，电子色散受到杂化的 moiré Dirac cones 流形的强烈修正，导致产生具有强电子关联的平带段。由于层间相互作用、扭曲角及器件功能的空间不均匀性带来的诸多技术挑战，迄今为止，这类系统的动量分辨电子结构测量仅局限于静态条件。在此，我们利用 micro-focused angle-resolved photoemission spectroscopy，对集成于功能性器件结构中、接近魔角的 twisted bilayer graphene 的呈现微带色散的电子结构进行了详细表征。通过利用光源的空间分辨率和光子能量可调性，我们确定了观察微带色散的最佳条件，并据此提取出 $(0.14 \pm 0.03)$~eV 的杂化能隙大小以及跨越 moiré mini Brillouin zone 的平带段。对样品进行原位静电门控可实现显著的电子掺杂，使导带态下移至 Fermi energy 以下。我们的工作强调了探测魔角双层石墨烯器件电子结构的关键挑战，并概述了探索色散随掺杂演变规律的条件，这一色散演变是控制材料中多体相互作用的基础。