魔角扭转双层石墨烯中Umklapp辅助的超快电子-声子冷却

莫尔材料中的载流子弛豫测量为微观相互作用提供了独特的探测手段，尤其是那些不易通过输运测量的相互作用。声子间的Umklapp散射是一种普遍存在的动量不守恒过程，主导着半导体和绝缘体的热导率。相比之下，电子与声子之间的Umklapp散射尚未得到实验证实。在此，我们利用时间和频率分辨的光电压测量来研究莫尔石墨烯中热电子的冷却，将其作为对其复杂能量路径（包括电子-声子耦合）的直接探测。我们报道了魔角附近扭转双层石墨烯中热载流子冷却的显著加速：从室温到5 K，冷却时间仅为几皮秒，而在 pristine 石墨烯中耦合到声学声子需要纳秒量级。我们的分析表明，这种超快冷却是低能莫尔声子的超晶格形成、空间压缩的电子Wannier轨道以及缩小的超晶格布里渊区共同作用的结果，使得能够克服电子-声子动量失配的Umklapp散射得以发生。这些结果展示了在扭转电子学系统中调控电子-声子耦合的一种途径，该方法有助于从基础上理解其输运性质，并可在热管理和超快光电探测中实现应用。