今日Nature：魔角三层石墨烯！

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原创丨苯乙烯硅氢（学研汇 技术中心）

编辑丨风云

魔角扭曲三层石墨烯已成为一种莫尔材料，具有很强的电子相关性和非常规的超导性。然而，仍然缺乏对该系统的局域谱学研究。鉴于此，加州理工学院Stevan教授团队对魔角扭曲石墨烯进行高分辨率扫描隧道显微镜和谱学分析研究，揭示了有利于镜像对称堆叠的广泛原子重构区域。在这些区域中，研究者观察到与魔角双层中相似的破坏对称性的电子跃迁和掺杂依赖的能带结构变形。最值得注意的是，超导的光谱特征伴随着在高温和磁场下逐渐抑制的相干峰，表现出费米能级隧道电导的明显下降。研究者还检测到峰-谷-驼峰结构，这表明超导性是由与魔角扭曲石墨烯的玻色子模式的强耦合驱动的。本工作将使研究者能够进一步了解扭曲双层之外的基于石墨烯的莫尔结构中的超导性和相关状态。

本文要点

1）在掺杂范围-3≲ν≲-2观察到隧道电导的显著抑制。这一特征主要在两个区域观察到：一个在-2.1 < v < -1.9，另一个在-3 < v < -2.2。前一个区间，在 v ≈ −2 附近，尽管存在额外的狄拉克锥，但表现出伴随库仑金刚石和几乎水平共振峰的相关诱导间隙，表明量子点的形成和相关绝缘状态。对于-3 < v < -2.2掺杂范围，尽管填充变化很大，但隧道电导最小值很好地固定在费米能量（V_Bias = 0）上。值得注意的是，这种抑制伴随着对称分布在费米能量周围的峰值结构。

2）相干峰内抑制的隧道电导通常从-2.4≲ν<-2.2的U形轮廓演变为-3≲ν≲-2.4的V形轮廓，这表明存在两种不同的超导体系。隧穿电导的磁场依赖性进一步区分了这些状态：与 U 形窗口相比，V形窗口中的光谱间隙得到更有效的抑制。V 形隧道光谱类似于铜酸盐，并且可以使用标准Dynes公式很好地拟合。

3）在相干峰附近，研究者观察到隧道电导中的倾角-驼峰特征在很宽的掺杂范围内持续存在。正负电压下降通常在能量上是对称的，与填充无关，表明凹凸结构不是状态背景密度所固有的。在一系列传统的强耦合声子超导体以及非常规铜酸盐、铁基和重费米子超导体中都观察到了类似的倾斜峰特征。

参考文献：

Hyunjin Kim et al. Evidence for unconventional superconductivity in twisted trilayer graphene. Nature. 2022.

DOI: 10.1038/s41586-022-04715-z

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04715-z