Quick Identification of ABC Trilayer Graphene at Nanoscale Resolution via a Near-field Optical Route
ABC堆叠的三层石墨烯由于其相对平坦的能带和栅极可调的带隙而表现出各种相关现象。然而，仍然缺乏方便的方法来识别具有纳米级分辨率的ABC石墨烯。在这里，我们证明了在环境条件下工作的扫描近场光学显微镜（SNOM）可以快速识别ABC三层石墨烯，没有模糊性和出色的分辨率（~20 nm）。识别是基于ABA和ABC三层之间的近场红外（IR）响应的差异。我们发现，在大多数频率下，ABC三层的响应弱于ABA三层。然而，在石墨烯声子频率（~1585 cm-1）附近，ABC的响应在门控时急剧增加，并且表现出窄而尖锐的Fano形状的共振线，而ABA三层基本上是无羽毛的。因此，ABC和ABA之间的IR对比度变得相反，并且在石墨烯声子频率附近甚至可以是显著的（ABC/ABA~3）。所观察到的近场红外特征可以作为黄金法则来快速区分ABA和ABC三层，没有歧义，这可以在很大程度上推进ABC堆叠三层石墨烯中相关物理的探索。
2023-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hund's Rules for the N=0 Landau Levels of Trilayer Graphene
ABC和ABA三层石墨烯的N=0朗道能级都具有大约12倍的简并度，其通过相互作用而提升，以在nu=-6和nu=6之间的所有整数填充因子下产生强量子霍尔效应（QHE）。我们讨论了强磁场弱无序物理的两个三层的情况下，三层和双层的情况下之间的异同。这些差异可用于通过研究高质量三层样品的量子霍尔效应来识别它们的堆叠顺序。
2012-01-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Local atomic stacking and symmetry in twisted graphene trilayers
本文利用干涉式4D-STEM成像多种扭转石墨烯三层结构，揭示了不同于既往认识的莫尔晶格弛豫行为及其对原子堆叠对称性与关联相的调控作用。
2024-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon dispersions and vibrational properties of monolayer, bilayer, and trilayer graphene
利用密度泛函微扰理论研究了单层和少层石墨烯（AB双层、ABA和ABC三层）的声子色散。与单层相比，由于层间耦合较弱，双层和三层石墨烯的光学声子$E_{2g}$模在$Γ$处分别分裂为两个和三个双简并分支.这些模式具有不同的对称性，并且对拉曼或红外（IR）测量（或两者）表现出不同的灵敏度。发现双层石墨烯的分裂为5 cm $^{-1}$，三层石墨烯的分裂为2至5 cm $^{-1}$。层间耦合估计为约2 cm $^{-1}$。我们发现，在K的最高光学模式移动约12厘米$^{-1}$的双层和18厘米$^{-1}$的三层相对于单层石墨烯。分析了这些光学本征模的原子位移。
2009-01-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Electronic and structural properties of vacancies and hydrogen adsorbates on trilayer graphene
利用从头计算方法，我们研究了三层石墨烯上空位和氢吸附物的电子和结构性质。这些缺陷被发现共享类似的低能电子特征，因为它们都从蜂窝晶格中移除了一个pz电子，并在费米能附近诱导出缺陷能级。然而，空位也会在晶格上留下未配对的$σ$电子，这导致重要的结构差异，也有助于磁性。我们探讨ABA和ABC堆叠和比较的属性，如形成能，磁矩，自旋密度和局域态密度（LDOS）的缺陷能级。这些性质显示出对缺陷所在层的强烈敏感性，对亚晶格位置和堆叠类型的敏感性较小。最后，对于ABC三层，我们还研究了这些状态在外场存在下的行为，这在非缺陷系统的能带结构中打开了一个可调的间隙。随着磁场的增加，pz缺陷态与带态表现出很强的杂化，磁化强度降低并最终丧失，当缺陷位于中间层时，会出现非磁性的midgap态。
2015-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Lifting spin degeneracy in rhombohedral trilayer graphene for high magnetoresistance applications
本研究揭示菱方三层石墨烯自旋简并解除机制，提出基于其三种电子相的全石墨烯磁性隧道结设计，经计算验证其特性可调控，为低功耗自旋电子器件开发提供新方向。
2025-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structures and Their Landau Quantizations in Twisted Graphene Bilayer and Trilayer
利用扫描隧道显微镜和光谱研究了扭曲石墨烯双层和三层结构的电子结构及其朗道量子化。在扭曲三层中，顶部石墨烯层和第二层是AB（Bernal）堆叠，并且在第二层和第三层之间存在堆叠取向差。扭曲的双层和三层在其光谱中表现出两个明显的低能范霍夫奇点（VHS）。在VHS以下，在扭曲双层中观察到的朗道能级量子化与石墨烯单层中无质量狄拉克费米子的量子化相同。我们的结果表明，VHS和费米速度的扭曲双层显着依赖于扭曲角和层间耦合强度。在扭曲的三层，我们直接观察到朗道量子化的大规模狄拉克费米子具有相当大的带隙105 meV，这导致在谷（层）极化的最低朗道水平。这样的结果类似于在具有中等电场的Bernal石墨烯双层中预期的朗道量子化。
2015-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stacking-dependent electronic property of trilayer graphene epitaxially grown on Ru(0001)
Institute of Physics and University of Chinese Academy of Sciences, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所和中国科学院大学）
研究三层数码石墨烯在Ru(0001)上的生长、原子结构及电子性质，揭示不同堆叠顺序对密度态的影响，展示其作为探索石墨烯堆叠依赖电子性质的潜在平台。
2017-02-10 cond-mat.mtrl-sci
In-plane Chiral Tunneling and Out-of-plane Valley-polarized Quantum Tunneling in Twisted Graphene Trilayer
在这里，我们表明，扭曲的石墨烯三层由错误取向堆叠的石墨烯单层上的Bernal石墨烯双层可以表现出丰富的和定制的电子特性。对于石墨烯单层和双层是强耦合的情况，无质量的狄拉克费米子和大量的手征费米子共存于扭曲的三层中，导致独特的面内手征隧穿。对于两个石墨烯系统之间的弱耦合，单层和双层中准粒子的不同手性和赝自旋纹理使它们之间的垂直谷极化量子隧穿成为可能。有趣的是，谷极化的极性可以通过控制两个系统之间的旋转角度来反转。我们的研究结果表明，从单个原子平面组装的层状范德华结构可以创造出具有不寻常特性和新功能的材料，这取决于晶体层的堆叠方式。
2014-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of an electrically tunable band gap in trilayer graphene
双层石墨烯的显著特征是通过施加垂直电场在电子态中诱导显著的带隙。较厚的石墨烯层也是非常有吸引力的材料。在这些系统中产生带隙的能力具有很大的基本和实际意义。然而，具有典型ABA层堆叠的石墨烯三层的实验和理论研究都揭示了缺乏任何明显的诱导间隙。在这里，我们将这种行为与具有ABC晶体学堆叠的石墨烯三层所表现出的行为进行对比。该结构的对称性类似于AB堆叠的石墨烯双层的对称性，并且如红外电导率测量所示，允许通过施加的电场形成大的带隙。我们的研究结果表明，关键的和迄今为止被忽视的作用，在几层石墨烯的带隙的诱导晶体堆叠顺序。
2011-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure of Single-Twist Trilayer Graphene
小扭转角双层石墨烯支持强相关绝缘态和超导电性。扭曲的少层石墨烯系统很可能为莫尔超晶格中的强关联物理开辟新的方向。我们推导并研究了莫尔带模型，该模型描述了石墨烯三层结构的电子结构，其中三层中的一层相对于完美的AAA，ABA或ABC堆叠排列被扭曲了一个小角度。我们发现，电子结构非常强烈地依赖于开始堆叠的安排，并在哪一层是扭曲的。我们确定ABA堆叠与中间层扭曲作为一个有前途的系统巡回电子磁性，甚至更强大的超导性，因为它表现出在费米能级附近的能量大，小的速度带。
2019-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Flat bands, electron interactions and magnetic order in magic-angle mono-trilayer graphene
从扭曲双层石墨烯开始，石墨烯基莫尔材料最近被确立为研究强电子相关性的新平台。在本文中，我们研究了三层石墨烯上的扭曲石墨烯单层，并证明了当扭曲角接近魔角1.16 $^\circ$时，该系统可以承载平坦带。当单层石墨烯缠绕在ABA三层石墨烯上时，平坦带不是孤立的，而是被具有大费米速度的狄拉克锥包围。相比之下，扭曲在ABC三层石墨烯（表示为AtABC）上的石墨烯在平坦带和远程带之间表现出间隙。由于ABC三层石墨烯和扭曲的双层石墨烯是已知的主机破缺对称相，我们进一步研究了表面上类似的魔角AtABC系统。我们研究了AtABC中电子-电子相互作用的影响，使用Hartree理论和原子Hubbard理论计算的磁相图作为掺杂，扭转角，和垂直电场的函数。我们的分析揭示了丰富多样的磁有序，包括铁磁性和亚铁磁性，并表明，一个垂直的电场，使AtABC更容易磁有序。
2021-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Band-selective simulation of photoelectron intensity and converging Berry phase in trilayer graphene
本研究通过紧束缚框架下的能带选择性模拟，发现ABA堆叠三层石墨烯的贝里相位随结合能变化并在带接触点收敛，为调控贝里相位及相关新奇量子现象提供了新方法。
2024-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Landau Level Spectrum of ABA- and ABC-stacked Trilayer Graphene
我们研究了ABA和ABC堆叠的三层石墨烯的朗道能级谱。我们推导出解析的低能量表达式的频谱，其有效性通过比较蜂窝晶格上的态密度的π带紧束缚计算确认。我们进一步研究了垂直电场对光谱的影响，其中ABC堆叠顺序出现零能量平台，这是由于狄拉克点处的间隙打开，而ABA堆叠的三层石墨烯保持金属性。我们讨论我们的结果在最近的电子输运实验的背景下。此外，我们认为，所获得的表达式可以是有用的，在未来的测量分析三层石墨烯中的电子和空穴的回旋共振。
2011-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Revealing the electronic band structure of trilayer graphene on SiC: An angle-resolved photoemission study
近年来，三层石墨烯由于其堆叠和电场依赖的电子性质而引起了广泛的关注。然而，一个直接的和良好的解决其能带结构的实验可视化尚未报道。本文利用角分辨光电子能谱（ARPES）数据，高分辨率地研究了在α-SiC（0001）和β-SiC（111）上通过氢嵌入获得的三层石墨烯的电子能带结构。紧束缚计算得到的电子带拟合的实验数据，以提取Bernal和菱面体堆叠三层的原子间跳跃参数。低能电子显微镜（LEEM）的测量表明，三层域延伸超过几十平方微米的面积，这表明利用这种材料在电子和光子器件的可行性。此外，我们的研究结果表明，在SiC衬底上的菱面体堆叠三层的发生率显着高于天然块状石墨。
2014-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic spectral properties of incommensurate twisted trilayer graphene
多层范德华结构往往缺乏周期性，这给它们的建模带来了困难。基于以前的双层工作，我们开发了一个紧束缚的，动量空间形式主义能够描述任意晶格失配和/或不同层之间的错位不相称的多层范德华结构。我们演示了如何开发的形式主义可以用来模拟角分辨光电子能谱测量，扫描隧道光谱，可以探测的本地和总的态密度。一般的方法，然后施加到无公度扭曲的三层石墨烯结构。结果表明，三层之间的耦合对低能光谱特性有显著影响，不能简单地归结为层间的成对杂化。
2018-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-field-induced rich magneto-absorption spectra of ABC-stacked trilayer graphene
电场对ABC叠层石墨烯的磁光光谱有明显的富集作用。随着电场强度的增加，由Lnadau能级间跃迁产生的许多显著吸收峰逐渐由双峰结构变为双峰结构。这是由于xy平面镜像对称性的破坏和两个投影相同的子格的不等价性。特别地，由于费米-狄拉克分布，单个阈值峰变成双峰结构。除了朗道能级的反交叉外，吸收频率连续增长或下降。此外，这种反交叉可以诱导额外的双峰结构。
2015-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Broadband Terahertz Modulation in Electrostatically-doped Artificial Trilayer Graphene
利用太赫兹时域光谱技术（THz-TDS），报道了一种在氧化硅衬底上随机堆叠三层石墨烯（TLG）的太赫兹光调制器。在这里，TLG的费米能级的栅极调谐提供了太赫兹传输调制的基本基础。我们测量了15%的变化，在太赫兹传输的这种设备在很宽的频率范围内（0.6-1.6THz）。我们还观察到在时域信号中>80%的强吸收和电导率的频率独立性。此外，与以前的研究不同，我们发现，作为石墨烯的栅电极的底层硅衬底在施加偏压下也表现出对透射的THz辐射的实质性调制。
2017-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric Field Control of Soliton Motion and Stacking in Trilayer Graphene
材料的晶体结构在决定其电子性质方面起着重要作用。从一种晶体结构到另一种晶体结构的变化涉及到通常由状态变量如温度或压力控制的相变。在三层石墨烯的情况下，有两种常见的堆叠配置（Bernal和菱面体），其表现出非常不同的电子性质。在具有两种堆叠配置的石墨烯薄片中，它们之间的区域由局部应变孤子组成，其中一个石墨烯层的碳原子移动碳-碳键距离。在这里，我们展示了移动这个应变孤子的能力与垂直的电场，从而控制堆叠配置的三层石墨烯只有一个外部电压。此外，我们发现两种堆积构型之间的自由能差与电场成二次关系，因此随着电场的增加，菱面体堆积是有利的。这种控制石墨烯堆叠顺序的能力为结合结构和电学特性的新型器件开辟了道路。
2014-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport studies of dual-gated ABC and ABA trilayer graphene: band gap opening and band structure tuning in very large perpendicular electric field
我们报告的ABC和ABA堆叠的三层石墨烯使用双，局部门控场效应器件的传输特性。HfO 2顶栅和底栅的高效率和大击穿电压使得能够在前所未有的大范围内对垂直电场和费米能级进行独立调谐。我们观察到六个数量级的ABC三层，这表明带隙的开放的电阻变化。我们的数据表明，在D ~ 3 V/nm的大位移场的间隙饱和，与自洽Hartree计算。相反，ABA三层即使在大的垂直电场下也保持金属性。尽管不存在带隙，ABA三层的能带结构继续随着D的增加而演变。我们观察到签名的两个带传导在大D字段。我们的自洽Hartree计算再现了实验数据的许多方面，但也指出需要更复杂的理论。
2013-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum and classical confinement of resonant states in a trilayer graphene Fabry-Perot interferometer
少层石墨烯的出现产生了一个新的二维系统家族，该系统具有由相对论量子力学控制的新兴电子特性。多层碳亚晶格赋予了电子波函数赝自旋，相对论电子自旋的晶格模拟，而多层结构导致电场效应可调谐的电子带。在这里，我们使用这些属性来实现巨大的电导振荡弹道三层石墨烯法布里-珀罗干涉仪，这是由于通过静电势垒下的共振束缚态的相位相干传输。我们通过选择性地将这些状态与引线解耦来掩盖这些状态，从而通过非共振状态进行传输并抑制巨振荡。隐形可以通过两种方法来实现，一种是经典的，用磁场操纵准粒子动量，另一种是量子力学的，通过局部改变载波波函数的赝自旋特征。我们的研究结果说明了三层石墨烯作为电子光学和赝自旋电子学的通用平台的独特潜力。
2012-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of electric fields on absorption spectra of AAB-stacked trilayer graphene
采用紧束缚模型和梯度近似计算了AAB叠层三层石墨烯（AAB-TLG）的能带结构和光学性质。三对能带在低能处表现出非常不同的能量色散，在中能处表现出鞍点。在零电场下，$3$ $^2$的激发通道在低频和中频都存在，导致了非常丰富的联合态密度（JDOS）。然而，JDOS中的结构并不完全出现在吸收光谱中。由于速度度规元素的不同贡献，一些激发跃迁在谱中消失。此外，频率和吸收结构的存在受到电场从零开始增加的影响。
2016-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct Probing Stacking Order and Electronic Spectrum of Rhombohedral Trilayer Graphene with Scanning Tunneling Microscopy
近年来，菱形三层石墨烯（r-TLG）由于其低能平带而引起了人们的广泛关注，并被预测会导致许多强关联现象。在这里，我们证明，它是可能的探测堆叠顺序和电子光谱的r-TLG直接与扫描隧道显微镜周围的顶部石墨烯层的单原子台阶边缘。隧穿光谱的r-TLG表现出四个相邻的峰，这是由低能平带产生的，两侧的电荷中性点。基于这些光谱，确定了r-TLG的真实能隙和K点处的能隙分别为约9 meV和23 meV。所观察到的功能是很好地再现了一个低能量的有效哈密顿量。
2014-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scanning tunneling microscopy and spectroscopy of twisted trilayer graphene
扭曲作为一种简单而独特的自由度，可以在双层石墨烯中产生大量新颖的量子现象。小的旋转角引入接近费米能级的低能范霍夫奇点（VHS），这导致双层石墨烯中的不寻常的关联态。可以合理地预期，扭曲也可以显著地影响少层石墨烯的电子性质。然而，这样的问题在实验上仍然是难以捉摸的。在这里，通过使用扫描隧道显微镜/光谱（STM/STS），我们系统地研究了扭曲的三层石墨烯（TTG）与相邻层之间的两个不同的小扭曲角。在TTG中观察到源自两个扭曲角的两组VHS，表明TTG可以简单地被视为两个不同扭曲双层石墨烯的组合。利用高分辨率STS，我们观察到VHS的分裂，并直接成像VHS周围电子态的空间对称性破缺。这些结果表明，电子-电子相互作用在影响具有低能VHS的石墨烯系统的电子性质方面起着重要作用。
2017-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dislocation induced energy dissipation in a tunable trilayer graphene resonator
在晶体材料中，位错的产生和调制通常与塑性形变和能量耗散有关。在这里，我们报告的能量耗散的三层石墨烯带谐振器的研究。带的振动对石墨烯带产生循环机械负载，在此期间机械能作为热耗散。测量石墨烯谐振器的品质因数提供了评估能量耗散的方式。石墨烯带与硅微致动器集成在一起，使其面内张力得到微调。当我们逐渐增加张力时，我们观察到，除了众所周知的共振频率增加之外，能量耗散也有很大的变化。我们提出，占主导地位的能量耗散机制转移到三个区域。在较小的张力下，石墨烯处于弹性区，主要的能量耗散是通过石墨烯边缘折叠;随着张力的增加，位错开始在样品中发展，逐渐主导能量耗散;最后，在足够大的张力下，石墨烯层变得解耦，开始滑动并引起摩擦，这导致更严重的能量耗散。通过分子动力学计算模拟了位错的产生和调制过程，提出了计算能量损失的方法，并与实验结果进行了比较。
2021-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Correlated interlayer quantum Hall state in large-angle twisted trilayer graphene
Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST)（大邱庆北科学技术院）；Ulsan National Institute of Science and Technology（蔚山科学技术院）；University of Seoul（首尔大学）；Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）；Institute for Basic Science（基础科学研究所）
研究发现大角度扭曲三明治石墨烯中存在相关层量子反磁相，包括解析螺旋边缘输运和激发有序。
2025-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Geometry-diversified Coulomb excitations in trilayer AAB stacking graphene
较低对称性的三层AAB-堆叠石墨烯表现出丰富的电子性质，因此具有多样的库仑激发。三对不寻常的价带和导带产生九个可用的带间激发的未掺杂的情况下，其中极化率的虚（实）部显示一维平方根非对称峰和二维肩结构（反对称峰和对数型对称峰对）。此外，低频声等离子体激元作为能量损失谱的一个显著峰，可以在价带的大态密度的窄隙系统中存活。这种类型的等离子体激元模式类似于窄间隙碳纳米管中的模式。然而，这种等离子体激元的决定性机制是带内传导态激发。其频率、强度和临界动量与费米能呈非单调关系。定义明确的电子-空穴激发边界和更高频率的光学等离子体通过改变费米能量进行转换。三层AAB、ABC、AAA和ABA石墨烯堆叠的电子性质之间仍然存在显着差异。
2018-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
New Dirac points and multiple Landau level crossings in biased trilayer graphene
最近，一种新的高迁移率狄拉克材料，三层石墨烯，实验上实现。ABA堆叠的三层石墨烯的能带结构由单层和双层带对组成。本文研究了垂直电场偏置下ABA堆叠的三层石墨烯的电子性质。我们发现，组合的偏见和三角翘曲产生了一组新的狄拉克点：在每个山谷，七种狄拉克费米子的小质量的顺序为几兆电子伏出现。出射的狄拉克费米子的位置和质量可以通过偏置来调节，并且一组狄拉克费米子在一定的偏置值下变得无质量。因此，与双层石墨烯相反，中性点处的电导率预计将显示出非单调行为，当一些狄拉克质量消失时，电导率将达到几个e^2/h的量级。进一步，我们分析了朗道能级谱随偏压的演化。能带结构中新狄拉克点的出现转化为新的三重简并朗道能级群。这导致了反常的量子霍尔效应，其中一些量子霍尔台阶的高度为3 e^2/h。在中等偏置下，所有朗道能级的简并度都被提升，在这种情况下，所有量子霍尔平台的间距为e^2/h。最后，我们表明，模式的朗道能级交叉是非常敏感的某些能带结构参数，因此可以提供一个有用的工具，以确定其精确的值。
2013-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Twisto-electrochemical activity volcanoes in Trilayer Graphene
本文通过紧束缚模型与修正 Marcus-Hush-Chidsey 动力学构建三层石墨烯扭转相关电化学活性图，发现魔角及非公度扭转区域存在宽广活性峰，为利用平带和非公度性提升电化学反应速率提供新思路。
2023-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Observation of Chirality Transition of Quasiparticles at Stacking Solitons in Trilayer Graphene
三层石墨烯（TLG）由于其准粒子的增强的电子相互作用和可调的手征性而表现出丰富的新颖电子性质和非凡的量子霍尔现象。本文报道了利用空间分辨朗道能级谱直接观测到的TLG中准粒子在叠层孤子中的手征跃迁。一维堆积孤子的宽度为10 nm量级，将相邻的Bernal堆积TLG和菱形堆积TLG分开。利用扫描隧道显微镜的高场隧穿谱，我们测量了Bernal堆叠TLG和菱面体堆叠TLG中的Landau量子化，重要的是，我们观察到了准粒子在手性度l = 1&2和l = 3之间穿过堆叠畴壁孤子的演化。实验结果表明，在畴壁孤子附近，这种手征性的转变是平滑的，并伴随着TLG的堆垛阶的转变。这一结果证明了石墨烯系统中准粒子的晶体学堆叠顺序和手性之间的重要且迄今被忽视的关系。
2016-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rich magneto-absorption spectra in AAB-stacked trilayer graphene
采用广义紧束缚模型研究了AAB叠层三层石墨烯的磁光特性。三个群内和六个群间朗道能级（间LL）的光学激发大大丰富了磁吸收峰。一般情况下，前者比后者高得多，这取决于LL波函数的相位和振幅。吸收谱呈现单峰或双峰结构，这是由量子模、LL能谱和费米子分布决定的。具有不同定位中心（在单位晶胞中的2/6和4/6位置）的分裂的LLS可以产生非常不同的吸收光谱。由于LL的反交叉作用，存在额外的单峰。AAB，AAA，ABA，和ABC堆叠彼此之间的LL类别，频率，强度和吸收峰的结构方面有很大的不同。LL波函数和能谱的主要特征以及Fermi-Dirac函数是产生组态富集磁光谱的主要原因。
2015-09-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Multiband ballistic transport and anisotropic commensurability magnetoresistance in antidot lattices of AB-stacked trilayer graphene
在由AB堆叠的三层石墨烯的反点晶格组成的多带系统中研究了弹道输运。低温磁电阻显示出由AB堆叠的三层石墨烯中的每个单层和双层带的反点晶格周期和回旋轨道半径的匹配所产生的可磁化峰。类单层带的磁化率峰出现在比类双层带低的磁场处，反映了类双层带的费米面大于类单层带的费米面。反点晶格相对于石墨烯的晶轴的旋转导致各向异性磁阻，其反映了双层带的三角弯曲费米表面。假设单层和双层带中的弹道输运的磁电阻数值模拟大致再现了观察到的磁电阻特征。有人发现，单层带显着有助于导电性，即使它的载流子密度是一个订单小于双层带。这些结果表明，弹道输运实验可用于研究多能带系统的各向异性能带结构。
2019-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Landau level splittings, phase transitions, and non-uniform charge distribution in trilayer graphene
我们报告的磁输运研究的双栅极，伯纳尔堆叠三层石墨烯（TLG）封装在氮化硼晶体。我们观察到一个量子霍尔效应阶梯，这表明第零朗道能级的12倍简并度完全提升。作为垂直电场的函数，我们的数据表现出一系列的相变之间的所有整数量子霍尔态的填充因子间隔$-8<ν<0$。我们开发了一个理论模型，并认为，与单层和双层石墨烯，所观察到的朗道能级分裂和量子霍尔相变可以理解内的单粒子图片，但意味着存在的电荷密度之间的不平衡的内层和外层的TLG，即使在电荷中性和零横向电场。我们的研究结果表明，一个以前未占能带结构参数的重要性，连同其他紧束缚参数的更准确的估计，结果在一个显着改善的确定TLG的电子和朗道能级结构。
2016-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-resolution Tunneling Spectroscopy of ABA-stacked Trilayer Graphene
ABA堆叠的三层石墨烯（TLG）是由无质量和有质量狄拉克费米子组成的最简单的系统，有望表现出许多有趣的对称性破缺量子霍尔态和相互作用诱导现象。然而，在显微镜下识别的TLG和有限的光谱分辨率的堆叠顺序的困难，阻碍了这些有趣的状态和现象在扫描隧道显微镜（STM）研究的实验探针。在这里，我们研究了ABA TLG电子结构的详细功能，通过使用高分辨率STM测量。观测到了无质量和有质量狄拉克费米子的朗道能级（LL）交叉，以及有质量狄拉克费米子的有效质量重整化，表明ABA TLG中存在较强的电子-电子相互作用。最出乎意料的是，我们观察到非常规分裂的最低的LLS的无质量和有质量的狄拉克费米子在高垂直磁场。这些分裂的LLS，这是超出了紧束缚计算的描述，揭示了未探索的对称性破缺量子霍尔态的ABA TLG诱导的多体效应。
2018-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-magnetic-field Tunneling Spectra of ABC-Stacked Trilayer Graphene
由于在电荷中性点附近存在几乎无色散的平坦能带结构，ABC堆叠的三层石墨烯（TLG）将表现出新颖的多体现象。在这里，使用高磁场扫描隧道显微镜，我们提出了朗道能级（LL）光谱测量高品质的ABC堆叠TLG。我们观察到一个近似线性的磁场标度的谷分裂和轨道分裂的ABC堆叠TLG。我们的实验表明，谷分裂显着减少与增加LL指数。当最低的LL被部分填充时，我们发现轨道分裂明显增强，这归因于强的多体效应。此外，我们观察到的线性能量标度的逆寿命的准粒子，提供了一个额外的证据，在ABC堆叠TLG的强电子-电子相互作用。这些结果意味着在强磁场作用下，ABC叠层TLG中可能出现有趣的对称性破缺态和新的电子关联效应。
2018-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stacking-Dependent Band Gap and Quantum Transport in Trilayer Graphene
在多层电子系统中，堆叠顺序提供了一个很少探索的自由度来调整其电子特性。在这里，我们展示了显着不同的输运性质的三层石墨烯（TLG）与不同的堆叠顺序。在狄拉克点，ABA堆叠的TLG保持金属性，而ABC对应物变得绝缘。后者在低温下表现出类似间隙的dI/dV特性，在较高温度下表现出热激活传导，表明本征间隙约为6 meV。在磁场中，除了在填充因子ν=0时的绝缘状态外，ABC TLG在ν=-30、\pm 18、\pm 9处表现出量子霍尔平台，每个平台在更高的磁场下分裂成3个分支。这种分裂是由三角翘曲引起的Lifshitz转变的特征，只在ABC TLG中发现，并且与理论半定量一致。我们的研究结果强调了具有不同堆叠顺序的三层石墨烯中丰富的相互作用诱导现象，以及其在电子应用方面的潜力。
2012-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Remote Moiré Modulation of Decoupled Dirac Subsystems in Twisted Trilayer Graphene
Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST)（大邱庆北科学技术院）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）；Institute for Basic Science（基础科学研究院）
研究发现，在大角度螺旋扭曲三重层石墨烯中，电荷输运表现出摩尔调制单层和剩余扭曲双层石墨烯子系统的重新组织，表明摩尔势可能不受限于其结构界面，可通过静电耦合影响空间分离的狄拉克子系统。
2026-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Control of Giant Topological Magnetic Moment and Valley Splitting in Trilayer Graphene
在具有多谷能带结构和破缺反转对称性的蜂窝状二维晶体中，电子的布洛赫态具有拓扑性质的轨道磁矩。在具有两个简并谷的晶体中，由于这些磁矩，垂直磁场经由塞曼效应提升谷简并度，导致磁电效应，其可以被利用来创建谷电子器件。在这项工作中，我们证明了三层石墨烯与Bernal堆叠，（ABA TLG）主机拓扑磁矩与一个大的和广泛可调的谷g因子，达到一个值1050在研究的参数范围的极端。报道的实验包括亚晶格分辨扫描隧道光谱下的垂直电场和磁场，控制TLG带。隧道光谱同意非常好的理论建模，包括TLG紧束缚模型的全部细节，并占下静电形成的量子点样的电位分布的扫描隧道显微镜针尖的结果。
2021-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Moiré phonons and impact of electronic symmetry breaking in twisted trilayer graphene
扭曲三层石墨烯是一种特别有前途的莫尔超晶格系统，由于其可调谐性，强超导性和复杂的电子对称性破缺。受这些性质的启发，我们研究了该系统的晶格弛豫和长波声子模。我们发现，镜像对称的三层石墨烯主机，除了传统的声学声子模式，两类剪切模式，这是偶数和奇数下镜面反射。镜像偶模被发现是无间隙的，相当于扭曲的双层石墨烯的“相位子”模式，具有适当的重新缩放的参数。镜像对称下的奇模在扭曲的双层石墨烯中没有类似物，并且表现出有限的间隙，我们表明这与晶格弛豫的程度成正比。我们还讨论了镜像对称性破缺的影响，这可以通过位移场调谐或导致堆叠移位，以及旋转以及时间反演对称性破缺，导致自发电子秩序。我们证明，这可以诱导有限的角动量的声子分支。我们的研究结果是重要的解释最近的实验，关于超导电性和线性的$T$电阻率的起源。
2022-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of Coexisting Dirac Bands and Moiré Flat Bands in Magic-Angle Twisted Trilayer Graphene
由两层或多层二维材料以小的扭转角堆叠在一起构成的莫尔超晶格已经成为实现各种相关和拓扑相的可调平台，如莫特绝缘体、非常规的非线性电导和量子反常霍尔效应。最近，魔角扭曲三层石墨烯（MATTG）显示出与魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）相似的强大超导性和其他独特的性质，包括Pauli极限违反和重入超导性。这些丰富的性质深深植根于它的电子结构的影响下，独特的摩尔势和镜像对称性。在这里，结合纳米尺度的空间分辨角分辨光电子能谱（nano-ARPES）和扫描隧道显微镜/光谱（STM/STS），我们系统地测量尚未探索的能带结构的MATTG电荷中性附近。我们的测量揭示了独特的色散狄拉克带与出射莫尔平坦带的共存，与理论计算显示出很好的一致性。这些结果为进一步理解MATTG中的非常规超导电性提供了基础。
2022-09-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Configuration-enriched magnetoelectronic spectra of AAB-stacked trilayer graphene
我们发展了广义紧束缚模型来研究AAB堆叠三层石墨烯的磁电性质。三组朗道能级（LL）的特征在于不同的子晶格上的主导子包络函数。每个LL群可以进一步分为两个子群，其中波函数分别位于放大的单位晶胞的总长度的2/6（5/6）和4/6（1/6）处。在每个子组中的未占用传导和占用价态LLs的行为相似。对于第一组，两个亚组之间存在着某些重要的差别，包括LL能隙、量子数、LL波函数的空间分布以及与场相关的能谱。在场强变化过程中，各子群中经常发生LL交叉和反交叉，从而导致能谱非常复杂，波函数严重畸变。此外，态密度（DOS）表现出丰富的对称峰结构。预测结果可以直接通过实验测量进行检验。AAB-、AAA-、ABA-和ABC-堆叠组态之间的磁量子化是相当不同的。
2015-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust flat bands in twisted trilayer graphene quasicrystals
本文通过直接空间成像和理论计算，证明扭转三层石墨烯准晶体中存在平带，并揭示其局域化对称性随区域变化，为在准周期系统中研究关联物理提供了实验基础。
2024-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Acoustic-phonon-mediated superconductivity in rhombohedral trilayer graphene
在无莫尔条纹的ABC叠层菱面体三层石墨烯中观察到两个不同的超导相，我们研究了电声声子耦合作为可能的配对机制。我们预言了在范霍夫奇点附近存在最高的$T_c\sim 3$ K的超导性。远离Van Hove奇点，$T_c$在很宽的掺杂范围内保持有限。在我们的模型中，$s$波自旋单重态和$f$波自旋三重态配对产生相同的$T_c$，而其他配对态的$T_c$可以忽略不计。我们的理论为实验中两个不同的超导相提供了一个简单的解释，并表明超导性和其他相互作用驱动的相（例如，铁磁性）可以具有不同的起源。
2021-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Band Structure of ABC-Stacked Graphene Trilayers
二维电子系统的ABC堆叠N层石墨烯家族在低能量下由具有布洛赫态的两个显著平坦的带描述，布洛赫态在不同层上的碳π轨道振幅之间具有强烈的动量依赖性相位差，以及大的相关动量空间Berry相位。这些性质最容易理解的是使用一个简化的模型，只有最近邻层间跳跃，导致无带隙的半导体电子结构，与p^N色散在导电和价带。本文报道了用从头算密度泛函理论和k*p理论拟合π带紧束缚模型参数的三层膜的电子能带结构的研究。我们发现，当远程层间跳跃被保留，简化模型的三重狄拉克点分裂成三个单狄拉克点位于沿三个KM方向。顶层和底层之间的外部电势差被三层内的电荷转移强烈屏蔽，但在总体中性下仍然打开能隙。
2010-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Momentum Space Algorithm for Electronic Structure of Double-Incommensurate Trilayer Graphene
针对双非公度三层石墨烯，提出动量空间框架和高效截断方案，显著改善态密度和动量局域态密度的收敛性，并在从头算模型中验证。
2026-06-12 cond-mat.mtrl-sci cs.NA math.NA
Imaging Stacking-Dependent Surface Plasmon Polaritons in Trilayer Graphene
利用散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）对ABA（Bernal）和ABC（菱面体）两种堆叠顺序的三层石墨烯（TLG）进行了纳米红外（IR）成像研究。利用在中红外波段工作的s-SNOM，我们在实空间中映射了ABA-TLG和ABC-TLG的表面等离子体激元（SPPs），它们可以通过电子门控进行调谐。通过对等离子体成像数据的定量建模，我们发现ABA-TLG的等离子体波长显著大于ABC-TLG的等离子体波长，导致相当大的阻抗失配，因此在ABA/ABC横向结处产生强等离子体反射。进一步的分析表明，这两种类型的TLG的不同的等离子体激元响应直接与它们的电子结构和载流子性质有关。我们的工作揭示了TLG的堆叠依赖的等离子体响应背后的物理机制，并揭示了TLG和ABA/ABC结在IR等离子体和平面纳米光学中的未来应用。
2023-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Heavy fermion phase diagram in magic-angle twisted trilayer graphene
Westlake University（西湖大学）；Westlake Institute for Advanced Study（西湖高等研究院）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；IMDEA Nanociencia（IMDEA纳米科学中心）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
通过位移场调控Kondo杂化，在魔角扭曲三层石墨烯中实现了电可调的重费米子相图，揭示了从反铁磁半金属到顺磁重费米子金属的连续量子相变，并在量子临界点观察到有效质量发散和费米面重构。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Emergent correlated phases in rhombohedral trilayer graphene induced by proximity spin-orbit and exchange coupling
该研究结合从头算拟合模型与无规相近似，揭示自旋轨道和交换邻近耦合如何在菱方三层石墨烯中诱导自旋-谷相干及磁取向敏感的丰富关联相。
2023-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
