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双层石墨烯(BLG)是一类具有连续可调带隙的材料，其赝自旋绕组数为2，并且具有能谷依赖的贝里相位。相较于传统的半导体而言，这些性质特点使得BLG成为探索二维物理现象的理想沃土。这其中，BLG中产生激子的光学跃迁能量具备可调的特性，在科学研究和技术开发领域存在可观的应用潜能。然而，目前关于BLG激子研究仅仅停留在理论阶段，还未有真正的观察经验出现。
美国康奈尔大学的Paul L. McEuen（通讯作者）、加州大学伯克利分校的王枫副教授（通讯作者）以及哥伦比亚大学的James Hone（通讯作者）等人在氮化硼中包覆高质量BLG，利用其光电流谱学观察到了BLG中显著的激子共振现象。这一现象具有窄线宽的特点，其从中红外到太赫兹范围均是可调的。这些激子所遵循的光学选择规则与传统半导体的激子截然不同，其电子赝自旋绕组数达到2。不仅如此，外磁场作用还可引发能谷-激子的分裂，其g因子可达20左右。这些现象的发现为探索电学可调石墨烯系统的激子物理学提供了功能性。该工作以 “Tunable excitons in bilayer graphene”为题发表在2017年11月17日的Science上。
图1：器件结构与测量示意图
图2：带隙可调BLG的光电流谱学研究
图3：P1和P2起源的理论研究
图4： 激子跃迁的磁场依赖性
Tunable excitons in bilayer graphene（Science, 2017, DOI: 10.1126/science. aam9175）
本文由材料人学术组nanoCJ编辑整理，材料牛编辑整理。
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