扭曲三层石墨烯中轻电子与重电子的可调谐相互作用

在具有多个能带的强相互作用系统中，不同有效质量的电子之间的相互作用以及扩大的希尔伯特空间驱动了单带系统中不会出现的复杂关联现象。最近，魔角扭曲三层石墨烯（MATTG）已成为此类研究的一个有前景的可调谐平台：该系统同时拥有占据其平带的缓慢色散的“重”电子以及像自由狄拉克费米子一样色散的离域“轻”带。最值得注意的是，与没有色散带的扭曲双层石墨烯相比，扭曲三层石墨烯及其具有额外色散带的多层类似物中的超导表现出泡利极限违反，并跨越更宽的相空间范围。这表明不同带之间的相互作用可能在稳定扭曲石墨烯多层中的关联相中起着基础性作用。在这里，我们通过使用扫描单电子晶体管显微镜进行局域压缩率测量，阐明了MATTG中轻电子和重电子随掺杂和磁场变化的相互作用。我们确定，在莫尔带填充ν=-2、1、2和3附近常见的电阻特征，尽管平带区域打开了能隙，但在费米能级处仍存在有限数量的轻狄拉克电子。在较高磁场和接近电荷中性点时，我们发现了一种新型相变序列，该序列在近10微米范围内稳健，但表现出复杂的空间依赖性。平均场计算表明，这些跃迁源于两个子系统的竞争性占据，并且狄拉克扇区可以被视为类似于自旋和谷自由度的新味道。