Pairing up electrons and holes in bilayer graphene Excitons—bound pairs of electron and holes in solids—can be harnessed for optoelectronic applications. Being able to tune the exciton energy would bring functional flexibility to such devices. Although tunable excitons have been predicted to form in bilayer graphene, observing them experimentally has been difficult. Ju et al. used high-quality bilayer graphene samples sandwiched between layers of hexagonal boron nitride to observe excitons in this material. Exciton energy was tuned across a large range by controlling the gate voltages. Science, this issue p. 907 Photocurrent spectroscopy is used to observe excitons in high-quality bilayer graphene samples. Excitons, the bound states of an electron and a hole in a solid material, play a key role in the optical properties of insulators and semiconductors. Here, we report the observation of excitons in bilayer graphene (BLG) using photocurrent spectroscopy of high-quality BLG encapsulated in hexagonal boron nitride. We observed two prominent excitonic resonances with narrow line widths that are tunable from the mid-infrared to the terahertz range. These excitons obey optical selection rules distinct from those in conventional semiconductors and feature an electron pseudospin winding number of 2. An external magnetic field induces a large splitting of the valley excitons, corresponding to a g-factor of about 20. These findings open up opportunities to explore exciton physics with pseudospin texture in electrically tunable graphene systems.

中文翻译：

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双层石墨烯中的可调激子

将双层石墨烯激子中的电子和空穴配对——固体中的电子和空穴对——可用于光电应用。能够调整激子能量将为此类设备带来功能灵活性。尽管预测在双层石墨烯中会形成可调激子，但通过实验观察它们很困难。朱等人。使用夹在六方氮化硼层之间的高质量双层石墨烯样品来观察这种材料中的激子。通过控制栅极电压在大范围内调谐激子能量。科学，这个问题 p。907 光电流光谱用于观察高质量双层石墨烯样品中的激子。激子，固体材料中电子和空穴的束缚态，在绝缘体和半导体的光学特性中起关键作用。在这里，我们报告了使用封装在六方氮化硼中的高质量 BLG 的光电流光谱对双层石墨烯 (BLG) 中激子的观察。我们观察到两个显着的激子共振，具有从中红外到太赫兹范围可调的窄线宽。这些激子遵循与传统半导体不同的光学选择规则，电子赝自旋绕组数为 2。外部磁场引起谷激子的大分裂，对应于大约 20 的 g 因子。这些发现开辟了机会在电可调石墨烯系统中探索具有赝自旋纹理的激子物理学。我们报告了使用封装在六方氮化硼中的高质量 BLG 的光电流光谱对双层石墨烯 (BLG) 中激子的观察。我们观察到两个显着的激子共振，具有从中红外到太赫兹范围可调的窄线宽。这些激子遵循与传统半导体不同的光学选择规则，电子赝自旋绕组数为 2。外部磁场引起谷激子的大分裂，对应于大约 20 的 g 因子。这些发现开辟了机会在电可调石墨烯系统中探索具有赝自旋纹理的激子物理学。我们报告了使用封装在六方氮化硼中的高质量 BLG 的光电流光谱对双层石墨烯 (BLG) 中激子的观察。我们观察到两个显着的激子共振，具有从中红外到太赫兹范围可调的窄线宽。这些激子遵循与传统半导体不同的光学选择规则，电子赝自旋绕组数为 2。外部磁场引起谷激子的大分裂，对应于大约 20 的 g 因子。这些发现开辟了机会在电可调石墨烯系统中探索具有赝自旋纹理的激子物理学。我们观察到两个显着的激子共振，具有从中红外到太赫兹范围可调的窄线宽。这些激子遵循与传统半导体不同的光学选择规则，电子赝自旋绕组数为 2。外部磁场引起谷激子的大分裂，对应于大约 20 的 g 因子。这些发现开辟了机会在电可调石墨烯系统中探索具有赝自旋纹理的激子物理学。我们观察到两个显着的激子共振，具有从中红外到太赫兹范围可调的窄线宽。这些激子遵循与传统半导体不同的光学选择规则，电子赝自旋绕组数为 2。外部磁场引起谷激子的大分裂，对应于大约 20 的 g 因子。这些发现开辟了机会在电可调石墨烯系统中探索具有赝自旋纹理的激子物理学。