Dirac-Rashba fermions and quantum valley Hall insulators in graphene-based 2D heterostructures
本研究通过第一性原理和有效低能模型，在石墨烯/TMD异质结构中实现Dirac-Rashba费米子与量子谷霍尔效应，为二维异质结构的新奇物性探索提供基础。
2024-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interplay of Rashba and valley-Zeeman splittings in weak localization of spin-orbit coupled graphene
University of Regensburg（雷根斯堡大学）
研究了石墨烯异质结中Rashba和谷-Zeeman分裂对弱局域化的影响，发现谷-Zeeman分裂在无Rashba分裂时不影响弱局域化，但在Rashba耦合情况下改变磁导电性符号，同时谷间散射影响导电性量子修正。
2025-09-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetotransport Signatures of the Radial Rashba Spin-Orbit Coupling in Proximitized Graphene
本文通过大规模磁输运计算揭示径向 Rashba 自旋轨道耦合的独特特征，并提出利用面内磁场翻转对称性直接估计 Rashba 角的方案。
2024-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reduction of g-factor due to Rashba effect in graphene
石墨烯在自旋电子学领域是一种非常有前途的材料。最近的电子自旋共振实验已经观察到石墨烯g因子的降低。在我们以前的论文[J. Phys. Soc. Jpn. 88，094707（2019）]，我们证明了这种还原的来源之一是石墨烯的抗磁性。然而，抗磁性本身并不能完全解释实验中观察到的减少幅度。在本文中，我们专注于Rashba效应，这是由存在于石墨烯表面附近的功函数引起的。Rashba效应将自旋磁矩倾斜到石墨烯片的面内方向，从而潜在地降低g因子。我们评估这种减少使用一个简单的模型系统，将Rashba和自旋塞曼效应。然后，我们证明了所得的g因子与先前实验中观察到的非常一致，表明Rashba效应能够解释石墨烯g因子的剩余减少。
2021-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Electron spin relaxation in graphene with random Rashba field: Comparison of D'yakonov-Perel' and Elliott-Yafet--like mechanisms
为了理解石墨烯中自旋弛豫的主要机制，我们采用动力学自旋Bloch方程方法，研究了吸附原子和衬底诱导的随机Rashba场作用下的自旋弛豫.带电吸附原子一方面局部增强Rashba自旋轨道耦合，另一方面充当库仑势散射体。这两种效应都有助于由D 'yakonov-Perel'机制限制的自旋弛豫。此外，随机Rashba场还通过自旋翻转散射引起自旋弛豫，表现为Elliott-Yafet-like机制。这两种机制都对随机Rashba场的关联长度敏感，而随机Rashba场的关联长度可能会受到电子密度和温度等环境参数的影响。通过拟合和比较格罗宁根小组的实验[Józsa { \it et al.}，B { \bf 80}，241403（R）（2009）]和Riverside组[Pi { \it等人}，物理修订版信函{ \bf 104}，187201（2010）; Han和Kawakami，{ \it ibid.} { \bf 107}，047207（2011）]显示出D 'yakonov-Perel'-（自旋弛豫速率与动量散射速率成反比）或Elliott-Yafet-类（自旋弛豫速率与动量散射速率成正比）性质，我们认为D 'yakonov-Perel'机制主导石墨烯中的自旋弛豫。本文介绍了Jo { \it et al.} [Phys. Rev. B { \bf 84}，075453（2011）]也被我…
2012-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Local electronic properties of the graphene-protected giant Rashba-split BiAg$_2$ surface
我们报道了石墨烯与强Rashba分裂BiAg $_2$表面合金之间界面的制备，并通过扫描隧道显微镜/光谱和密度泛函理论计算对其结构和电子性质进行了研究.在评估准粒子干涉图案时，观察到$n$掺杂的石墨烯的$π$带的未扰动线性色散。我们的研究结果还揭示了BiAg $_2$合金的巨大Rashba分裂表面态的完整性质，其在石墨烯的存在下仅表现出适度的向下能量转移。这种效果的解释在密度泛函理论的框架内的界面处的Bi原子的向内松弛和随后的离域的波函数的表面状态。我们的研究结果表明，一个现实的途径，以制备石墨烯保护的巨大拉什巴分裂BiAg $_2$可能的自旋电子应用。
2017-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Spin and charge distributions in Graphene/Nickel (111) substrate under Rashba spin-orbital coupling
为了理解Rashba自旋轨道相互作用和铁磁邻近效应之间的耦合因子，我们设计了一个Monte Carlo算法来模拟室温Rashba材料石墨烯/镍（111）衬底在有限温度下的自旋和电荷分布。我们观察到，汇率波动率是在石墨烯中产生巨大的Rashba自旋轨道分裂的关键因素。更重要的是，我们监测Rashba自旋分裂现象，自旋极化电子可能会从两个相对的边缘时，加热逃逸。然而，逃逸电子在内部区域呈现高斯分布，这对于自旋电子学工程师优化自旋态探测效率是重要的。此外，我们研究了我们的Monte Carlo模型是否可以解释为什么在石墨烯/镍（111）衬底实验观察到室温Rashba效应。所有结果均以物理单位表示。
2020-07-28 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Spin Hall effect in a system of Dirac fermions in the honeycomb lattice with intrinsic and Rashba spin-orbit interaction
我们考虑了石墨烯晶格中无质量狄拉克费米子系统的自旋霍尔效应。两种类型的自旋-轨道相互作用，有关的石墨烯晶格，被考虑在内-的内在和Rashba条款。在理想晶格的假设下，计算了自旋霍尔电导率的拓扑贡献。当这两种相互作用存在时，它们的相互作用被证明会导致自旋霍尔电导率对费米能级的依赖性的一些特殊性。
2009-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological surface state under graphene for two-dimensional spintronics in air
在存在Rashba型自旋-轨道耦合的情况下，半导体异质结构中的电场可以产生允许无耗散信息传输的自旋电流。最大的Rashba效应发生在金属的电子表面态，但这些不能存在，但在真空条件下。在这里，我们揭示了Ir（111）表面态的巨大Rashba效应（α R ~ 1.5E-10 eVm）。我们证明，它的自旋分裂和自旋极化保持不受影响时，铱覆盖石墨烯。石墨烯保护又足以使自旋分裂表面状态在环境大气中存活。我们讨论了这一结果与证据的拓扑保护的表面状态。
2011-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Anomalous Hall Effect in Graphene from Rashba and Exchange Effects
我们研究了在石墨烯中实现量子反常霍尔效应的可能性。我们发现，一个整体的能隙可以打开Rashba自旋轨道耦合和交换场的存在下。我们计算了Berry曲率分布，发现价带的Chern数不为零，证明了无带隙边态的存在。受这一发现的启发，我们还研究了，通过第一性原理方法，一个具体的例子，石墨烯与铁原子吸附在顶部，得到相同的结果。
2010-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Realistic large-scale modeling of Rashba and induced spin-orbit effects in graphene/high-Z-metal systems
石墨烯作为一种具有约1 $μ$ eV的小固有自旋轨道相互作用的材料，在自旋电子学中的应用有限。石墨烯在重金属表面的吸附被认为是通过Rashba效应或通过石墨烯和金属的价带态的杂化引起的自旋轨道效应来诱导石墨烯$π$ -带的强自旋分裂。对吸附在含有重元素的衬底上的石墨烯进行的自旋分辨光电子能谱学实验证明了在费米能级（$E_F$）和K点附近的100 meV量级的$π$态的“巨大”自旋分裂。然而，最近的扫描隧道光谱实验并没有证实这些发现，留下了“巨大”Rashba效应或石墨烯中诱导的自旋轨道相互作用的观察结果仍然开放。因此，详细了解这些系统中的物理特性是必不可少的。从理论方面来说，这首先需要对所研究的石墨烯/金属界面进行正确的建模。在这里，我们提出了现实的超晶胞密度泛函理论计算，包括色散相互作用和自旋轨道相互作用，为几个石墨烯/高Z金属界面。虽然正确地再现了金属表面的自旋分裂特征，它们在石墨烯吸附和石墨烯掺杂水平下的改性，但我们的研究表明，在$E_F$周围，既没有“巨大”Rashba-也没有自旋轨道诱导的石墨烯π态分裂发生。
2018-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Density-functional studies of spin-orbit splitting in graphene on metals
基于密度泛函理论研究了Ni、Au和Ag（111）衬底上石墨烯的自旋轨道分裂。在三种金属上生长的石墨烯被发现具有几个或几十个meV的Rashba分裂。在Au或Ag衬底上获得的强分裂主要归因于石墨烯$p_{z}$态与Au或Ag $d_{z^{2}}$态的有效杂化，而不是如先前提出的电荷转移。我们的工作为石墨烯中金属诱导的Rashba效应提供了理论上的理解。
2010-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant and anisotropic enhancement of spin-charge conversion in double Rashba interface graphene-based quantum system
本研究发现在铁和铂层间引入二维外延石墨烯单层，可使自旋-电荷电流转换显著提升三十四倍且具各向异性，该增强源于不对称Rashba贡献，为二维材料自旋转换工程及存储逻辑应用开辟了新可能。
2024-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Trigonal warping induced terraced spin texture and nearly perfect spin polarization in graphene with Rashba effect
自旋极化的电可调性一直是自旋电子学的焦点。在这里，我们报告的三角翘曲（TW）的效果，连同自旋轨道耦合（SOC），可以导致两个不同的磁电效应在低维系统。以RashbaSOC石墨烯为例，研究了系统的电子性质和自旋分辨散射。结果表明，TW效应在低能带产生了阶梯状的自旋织构，并在散射过程中产生了显著的自旋极化，从而有效地控制了自旋极化.我们的工作不仅揭示了SOC，但TW效应是重要的低维自旋电子学。
2017-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Graphene for spintronics: giant Rashba splitting due to hybridization with Au
到目前为止，石墨烯在自旋电子学中主要意味着高性能的自旋电流引线，因为其π电子的固有自旋轨道耦合非常弱。如果大的自旋-轨道耦合可以通过邻近效应产生，该材料也可以形成自旋电子器件的有源元件，例如达斯-达塔自旋场效应晶体管，然而，金属界面通常会损害无质量狄拉克费米子的能带色散。我们的测量结果表明，在石墨烯-Ni界面处的Au嵌入在石墨烯狄拉克锥中产生了高达费米能量的巨大自旋轨道分裂（~100 meV）。光电子能谱学揭示了Au-5d态的杂化是巨大自旋轨道分裂的来源。该系统的从头算模型显示了Rashba分裂色散，其在石墨烯的狄拉克点周围具有分析预测的无带隙能带拓扑结构，并且表明在平衡距离处的尖锐石墨烯-Au界面将仅占~10 meV的自旋轨道分裂。从头计算表明，由于金原子更接近石墨烯，不违反亚晶格对称性的增强。
2012-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Electron spin diffusion and transport in graphene
利用微观动力学自旋Bloch方程方法研究了SiO_2 $_2$衬底上石墨烯单分子层中的自旋扩散和输运。衬底引起强的Rashba自旋-轨道耦合场$\sim 0.15$ meV，这可能是由最初存在于衬底中的杂质或甚至衬底诱导的结构畸变引起的。通过用Au原子进行表面化学掺杂，这种Rashba自旋-轨道耦合被进一步加强，因为吸附原子可以将石墨烯晶格从$sp^2$扭曲成$sp^3$键合结构。通过拟合来自Pi的自旋弛豫的Au掺杂依赖性{ \sl et al.} [Phys. Rev. Lett. { \bf 104}，187201（2010）]，发现Rashba自旋-轨道耦合系数随着Au密度的增加从0.15到0.23 meV近似线性地增加。在这种强的自旋-轨道耦合下，自旋扩散或输运长度与实验值相当。在强散射极限下（电子-杂质散射主导），自旋扩散由Rashba自旋-轨道耦合强度唯一决定，对温度、电子密度和散射不敏感.在沿自旋注入方向存在电场的情况下，自旋输运长度可以由电场或电子密度调制。(The由于篇幅所限，其余部分省略）
2011-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit interaction effect on transport of Dirac fermions in graphene
采用Schwinger本征时间方法，结合Landau能级极点分解和Kubo公式，对石墨烯中具有自旋轨道相互作用的Dirac费米子的量子输运性质进行了理论研究.纵向和霍尔电导率的解析表达式推导明确。计算结果表明，当考虑Rashba SOI时，纵向电导率随化学势变化的Shubnikov-de Haas（SdH）振荡峰分裂，而纵向电导率随外加磁场变化的SdH振荡呈现拍频模式.此外，Rashba SOI倾向于抑制石墨烯中的量子霍尔效应。
2008-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spintronic Quantum Phase Transition in a $Graphene/Pb_{0.24}Sn_{0.76}Te$ Heterostructure with Giant Rashba Spin-Orbit Coupling
本文通过非局域自旋阀测量与 DFT 计算，揭示石墨烯/Pb0.24Sn0.76Te 异质结构中巨型 Rashba 效应导致的自旋-动量锁定及约 40 K 的 Lifshitz 相变。
2023-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Topological Insulator State and Topological Phase Transition in Bilayer Graphene
我们发现，门控双层石墨烯主机强拓扑绝缘体（TI）相Rashba自旋轨道（SO）耦合的存在下。我们发现，在保持时间反演对称性的情况下，栅控双层石墨烯对于小的Rashba SO耦合$λ_{\mathrm{R}}$是量子谷霍尔绝缘体，当$λ_{\mathrm{R}} > \sqrt{U^2+t_\bot^2}$（其中$U$和$t_\bot$分别为层间势和隧穿能）时，栅控双层石墨烯跃迁到强的TI.与传统的量子自旋霍尔态不同，我们的强TI相的边缘模式表现出自旋和谷滤波，因此共享量子自旋霍尔和量子谷霍尔绝缘体的属性。强TI相在弱石墨烯本征SO耦合的存在下保持稳健。
2011-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Longitudinal optical conductivity of graphene in van der Waals heterostructures composed of graphene and transition metal dichalcogenides
本文研究石墨烯/TMDC范德华异质结构中Rashba自旋轨道耦合、扭转角和温度对石墨烯纵向光学电导率的影响，揭示了双峰结构、硫族原子主导的扭转角效应及室温下热-光联合跃迁新能带的形成机制。
2023-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Charge-spin interconversion in graphene-based systems from density functional theory
我们提出了一种方法来解决，从第一性原理，在二维材料的自旋-轨道耦合的电荷-自旋相互转换。我们的研究依赖于一个基于密度泛函理论的量子输运形式主义的实现。我们展示了如何分析的$k$解决自旋极化提供了必要的洞察力，以了解不同的电荷-自旋相互转换机制。我们已经测试了它在最简单的情况下，孤立的石墨烯在一个垂直的电场，有效的紧束缚模型可供比较。我们的研究结果表明，非极化电流流过单层石墨烯时，正如预期的那样，三个自旋分量中的两个（平面外和纵向）产生垂直于电流的自旋分离，这是自旋霍尔效应的特征。此外，它还产生了第三个自旋分量（垂直于电流）的总自旋累积，这是拉什巴-埃德尔斯坦效应的标志。即使在这个简单的例子中，我们的结果也揭示了Rashba和固有自旋轨道耦合之间的意外竞争。值得注意的是，累积的自旋密度的符号不依赖于电子或空穴性质的注入电流的现实值的Rashba耦合。
2021-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rashba-like spin textures in Graphene promoted by ferromagnet-mediated Electronic-Hybridization with heavy metal
本研究揭示了Ir衬底上Gr/Co界面自旋轨道耦合的微观起源，发现重金属通过铁磁层杂化在石墨烯中诱导类Rashba自旋分裂，阐明了其与DMI的关联及钴厚度的调控作用，为石墨烯基自旋电子器件设计提供了理论与实验依据。
2023-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge-to-spin conversion in twisted graphene/WSe$_2$ heterostructures
从第一性原理出发，研究了石墨烯/WSe $_2$异质结构中自旋轨道耦合（SOC）邻近效应和电荷-自旋转换（CSC）对扭曲角的依赖性. CSC强烈地依赖于扭转角，旋转霍尔和标准Rashba-Edelstein效率在30°扭转或接近30°扭转时优化。由于扭曲而导致的对称性破坏也引起非常规的拉什巴-埃德尔斯坦效应，其中电生成的非平衡自旋密度具有与所施加的电场共线的自旋。我们进一步讨论了如何载流子掺杂浓度和频带展宽控制费米海和表面自旋响应之间的交叉，这调和了不同CSC现象的看似不同的实验观察。
2022-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric switching control of spin current in graphene proximitized by In$_2$Se$_3$
Institute of Informatics, Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院信息学研究所）；Faculty of Physics, University of Belgrade（贝尔格莱德大学物理学院）；Institute of Physics, Pavol Jozef Šafárik University in Košice（科希策帕沃尔·约瑟夫·沙法里克大学物理研究所）；Institute of Physics, University of Silesia in Katowice（卡托维兹西里西亚大学物理研究所）；Institute of Experimental Physics, Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院实验物理研究所）；New Technologies Research Centre, University of West Bohemia（西波希米亚大学新技术研究中心）
铁电开关调控石墨烯中近邻的自旋电流，通过计算揭示其自旋纹理特性，为自旋电子器件发展提供新方法。
2025-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall Effect Measurement of Spin-Orbit Coupling Strengths in Ultraclean Bilayer Graphene/WSe2 Heterostructures
我们研究了双层石墨烯/少层WSe 2异质结器件中邻近诱导的自旋轨道耦合（SOC）。接触模式原子力显微镜（AFM）清洁产生超清洁界面和高迁移率器件。在垂直磁场中，通过测量量子霍尔效应确定了面外Ising和面内Rashba SOC的Landau能级结构.当采用双栅极独立调节电荷密度和位移场时，会出现明显的Landau能级交叉图案，这源于层选择性SOC邻近效应.通过分析朗道能级交叉点和测量的朗道能级间能隙，得到了邻近诱导的SOC能量尺度。Ising SOC为~ 2.2 meV，比石墨烯中的本征SOC高100倍，而其符号与预测SOC依赖于层间扭转角的理论一致。Rashba SOC约为15 meV。最后，我们推断了朗道能级间库仑相互作用对磁场的依赖性。这些超净双层石墨烯/WSe 2异质结构提供了一个高迁移率的系统，有可能实现新的拓扑电子状态和操纵纳米结构中的自旋。
2019-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin and angular resolved photoemission experiments on epitaxial graphene
我们最近报道的SiC（0001）上外延石墨烯单层的自旋和角分辨光电发射（SARPES）结果表明存在大的Rashba型自旋分裂Δk=（0.030+-0.005 1/A [1]。虽然这个值是数量级大于理论预测，它可以与传统的自旋集成高分辨率角分辨光电子能谱（ARPES）数据中发现的线宽不一致。在这里，我们提出了对SiC（0001）上的氢嵌入准独立石墨烯单层的新测量，其揭示了自旋极化信号，当根据Rashba-Bychkov效应[2，3]解释时，该信号对应于Δk=（0.024+-0.005 1/A）的自旋分裂。这种分裂明显大于自旋积分高分辨率ARPES测量的半峰半宽，这强烈表明所测量的偏振信号并非源自石墨烯π带的Rashba型自旋分裂，如我们在之前的报告[1]中所建议的。
2011-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Rashba-type Dzyaloshinskii-Moriya interaction, perpendicular magnetic anisotropy and skyrmion states at 2D materials/Co interfaces
我们报告了在包括六方氮化硼（h-BN）和Co的界面处的显著的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinskii-Moriya interaction）和垂直磁各向异性（PMA）。通过比较石墨烯/Co和h-BN/Co界面处的这些现象的行为，发现后者中的介电常数作为Co厚度的函数增加，并且超过三个单层稳定，与石墨烯/石墨烯层中的介电常数相比具有一个数量级的大值。Co，其中，ω显示相反的减少行为。同时，两种系统的PMA显示出类似的趋势，石墨烯/Co的值较大，并且对于Co的所有厚度范围没有显著变化。使用微磁模拟，我们证明，在大范围的Co厚度内保持稳定的如此显着的DMI和PMA值会在200- 200范围内的小外加场下形成skyrmion。250 mT至100 K温度。这些发现为在自旋轨道电子器件中集成二维（2D）材料开辟了进一步的可能性。
2021-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tight-binding theory of spin-orbit coupling in graphynes
我们调查的Rashba和内在的自旋轨道耦合在graphynes的影响。首先，我们开发了一个一般的方法来解决自旋轨道耦合的紧束缚理论。然后，我们将这种方法应用到$α$，$β$，和$γ$ -石墨炔，并确定SOC参数的微观跳跃和现场能量。我们发现，对于$α$ -graphyne，在石墨烯中，本征SOC打开一个非平凡的差距，而Rashba SOC分裂为四个狄拉克锥。在$β$和$γ$ graphyne中，当狄拉克锥对湮灭或出现时，Rashba SOC可以导致Lifshitz相变，从而将零能隙半导体转变为带隙系统，反之亦然。这些化合物中内部（苯环内）和外部SOC的存在使我们能够探索石墨烯中不可用的无数相。
2014-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rashba-Dresselhaus Effect in Inorganic/Organic Lead Iodide Perovskite Interfaces
尽管太阳能电池效率至关重要，但钙钛矿太阳能电池与相邻载流子传输层之间界面处的有趣现象几乎没有被发现。在这里，我们表明，PbI $_2$ /Al封端的碘化铅钙钛矿（APbI $_3$ ; A=Cs $^+$ /甲基铵（MA））与石墨烯或TiO 2的电荷传输介质接口表现出相当大的/强大的Rashba-Dresselhaus（RD）效应使用密度泛函理论和从头算分子动力学（AIMD）模拟高于α相温度。在PbI $_2$封端的石墨烯/CsPbI 3（001）界面处，朝向石墨烯的铁电畸变促进反转破坏场。在MAI封端的TiO $_2$ /MAPbIPDMATHABMN（001）界面处，MAPDMATHABMO通过短强氢键和伴随的PbI $_3$畸变对TiO $_2$的定向排列保持了RD相互作用，甚至在330 K以上。即使在高温下，界面处的鲁棒RD效应也与本体不同，将直接型带改变为间接型带以抑制电子和空穴的复合，从而使这些积累的载流子克服钙钛矿和电荷转移材料之间的势垒，这提高了太阳能电池的效率。
2018-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Optimal spin-charge interconversion in graphene through spin-pseudospin entanglement control
本文提出通过控制自旋-赝自旋纠缠，在石墨烯中利用Rashba-Edelstein效应实现100%效率的自旋-电荷互转换，并发现无序鲁棒的自旋霍尔效应，为自旋电子器件提供新机制。
2025-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Landau-level spectrum and the effect of spin-orbit coupling in monolayer graphene on transition metal dichalcogenides
本文研究了过渡金属硫族化物上单层石墨烯中邻近诱导的 Rashba 和自旋谷 Zeeman SOC 对朗道能级谱的影响，提出了一种通过朗道扇形图估算 SOC 相对强度的简单实用方法，并通过实验验证了 Rashba SOC 强于自旋谷 Zeeman SOC。
2023-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unraveling the Spin-to-Charge Current Conversion Mechanism and Charge Transfer Dynamics at Interface of Graphene/WS$_2$ Heterostructures at Room Temperature
该研究通过实验和DFT计算揭示了石墨烯/WS$_2$异质结构中自旋-电荷转换（源于逆Rashba-Edelstein效应）和电荷转移的高效性，为自旋电子器件优化提供指导。
2024-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-tunable spin-charge conversion and a role of spin-orbit interaction in graphene
石墨烯中碳原子的小自旋-轨道相互作用保证了长的自旋扩散长度和创建自旋场效应晶体管的潜力。然而，由于这个原因，石墨烯作为一种可能的自旋电荷转换材料在很大程度上被忽视了。我们报告了单层石墨烯中自旋电荷转换电压信号的电栅极调谐。利用钇铁石榴石亚铁磁绝缘体和离子液体顶栅的自旋泵，我们确定了逆自旋霍尔效应是单层石墨烯中占主导地位的自旋-电荷转换机制。从电动势的栅极依赖性，我们显示了Rashba自旋轨道相互作用的内在优势：石墨烯研究中的一个长期问题。
2016-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mexican Hat and Rashba Bands in Few-Layer van der Waals Materials
各种少层二维材料的价带由布里渊区中的状态环组成。能量-动量关系具有“墨西哥帽”或Rashba色散的形式。二维态密度在带边处或附近是奇异的，带边模密度以阶跃函数的形式突变。模的大的带边密度增强了塞贝克系数、功率因数和热电优值系数ZT。电子和热电性能确定从从头计算为几层III-VI材料的GaAs，GaSe，InS，InSe，为Bi $_{2}$ Se $_{3}$，单层Bi，和双层石墨烯作为垂直场的函数。描述了层间耦合对少层III-VI材料和Bi $_{2}$ Se $_{3}$中这些性能的影响。分析模型提供了对所有这些少层材料相对一致的层相关趋势的洞察。垂直偏置的双层石墨烯可以作为测量这些效应的实验测试平台。
2014-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Optical properties of van der Waals heterostructure of uniaxially strained graphene on TMD
本文报道了二维过渡金属二硫属化物（GrTMD）衬底上应变石墨烯单层的范德华异质结构中的自旋极化、谷极化和等离子体激元。衬底诱导相互作用（SII）涉及亚晶格分辨，增强的内在自旋轨道耦合，外在Rashba自旋轨道耦合（RSOC），和轨道间隙有关的电子电荷从石墨烯转移到衬底。此外，磁性杂质原子被沉积到石墨烯表面，并且相应的交换场被包括在能带色散中。一个Rashba耦合依赖的伪塞曼项所产生的相互作用的SI被认为是负责自旋简并提升和自旋极化。后者被证明是静电掺杂和交换场可调和成反比的载流子浓度的平方根。另一方面，应变场导致谷极化。在有限掺杂和长波长极限下，得到了带内等离子体色散。色散涉及q2/3行为，而不是众所周知的q1/2行为。均匀的单轴应变不会改变这种行为。然而，等离子体激元色散对于垂直于应变方向的波矢量变得更陡，并且对于沿着应变方向的波矢量变得平坦，其中负责平坦化的项与应变场成比例。与独立的掺杂石墨烯相比，GrTMD等离子体激元的更强的限制能力是本工作的重要成果。人们发现，而GrTMD的带内吸光度是在给定的应变场的频率的递减函数，它是在给定的频率的应变场的递增函数。
2017-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical spin manipulation in graphene nanostructures
我们提出了一种机制，以驱动单重态-三重态自旋跃迁电，在一个广泛的类的石墨烯纳米结构，目前对间隙零模式，本地化在相对的亚晶格。实例是具有短锯齿形边缘的矩形纳米石墨烯、具有拓扑间隙状态的扶手椅带异质结和具有sp $^3$官能化的石墨烯岛。零模的杂化和库仑排斥之间的相互作用导致有利于单重态基态的对称交换相互作用。向石墨烯纳米结构施加离面电场产生额外的Rashba自旋轨道耦合，这导致混合$S=0$和$S=1$流形的反对称交换相互作用。我们表明，调制的时间无论是离面电场或所施加的磁场允许进行电驱动的自旋共振在一个系统中具有很长的自旋弛豫时间。
2017-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit and exchange proximity couplings in graphene/1T-TaS$_2$ heterostructure triggered by a charge density wave
石墨烯基范德华异质结构中电子能带的邻近诱导精细特征和自旋织构可以从定制扭曲角的角度来探索。在这里，我们研究的自旋轨道耦合和交换耦合工程的石墨烯状态附近的1 T-TaS $_2$不触发扭曲，但在1 T-TaS $_2$ -一个现实的低温相的电荷密度波。利用密度泛函理论和有效模型，我们发现1 T-TaS $_2$中电荷密度波的出现显着增强了石墨烯中的Rashba自旋轨道分裂，并使自旋纹理倾斜了一个显着的Rashba角--与传统扭转角场景中的方式非常相似。此外，部分填充的Ta $d$ -带在电荷密度波相位导致自发出现的面内磁序，越过通过接近从1 T-TaS $_2$石墨烯，因此，同时叠加沿自旋轨道也交换耦合邻近效应。为了描述这个复杂的邻近景观，我们已经开发了一个有效的模型哈密顿量，并提供了一个最小的参数集，很好地再现了所有的光谱特征预测的第一性原理计算。从概念上讲，电荷密度波提供了一个非常有趣的旋钮来控制电子态的精细特征，并调整叠加的邻近效应一种没有扭曲的双电子学。
2023-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strong Rashba-Edelstein Effect-Induced Spin-Orbit Torques in Monolayer Transition-Metal Dichalcogenide/Ferromagnet Bilayers
二维材料的电子和光电性质已经在石墨烯和层状过渡金属二硫属化物（TMD）中被广泛探索。这些二维材料中的自旋电子学可以为未来的电子学提供新的机会，例如，有效地产生自旋电流，这应该能够有效地操纵磁性元件。到目前为止，在二维材料附近的磁性层上的电荷电流感生的自旋电流和自旋轨道矩（SOTs）的定量测定仍然缺乏。本文报道了在单层TMD（MoS $_2$或WSe $_2$）/CoFeB双层复合膜中，电流诱导自旋积累通过Rashba-Edelstein效应产生的大的SOT。对应于SOT的有效自旋电导率几乎与温度无关。我们的研究结果表明，在化学气相沉积生长的大规模单层TMD的电荷-自旋转换可能会导致高的能量效率的磁化反转和方便的设备集成为未来的自旋电子学的基础上的二维材料。
2018-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Twisted Type-II Rashba Homobilayer: A Platform for Tunable Topological Flat Bands
本文提出利用扭曲II型Rashba同质双层（以BiTeI为例）实现可调拓扑莫尔平带，揭示了随扭转角增大从谷霍尔绝缘体到量子自旋霍尔绝缘体的转变机制。
2024-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
All-electrical creation and control of giant spin-galvanic effect in 1T-MoTe2/graphene heterostructures at room temperature
通过电场设计新的物质状态并控制其电子和自旋电子学性质的能力是现代信息技术的核心，也是二维材料的范德华（vdW）异质结构的最新进展背后的驱动力。在这里，我们利用邻近诱导的Rashba-Edelstein（REE）效应在VDW异质结构的Weyl半金属候选MoTe 2和CVD石墨烯，在那里出现了前所未有的栅极控制开关的自旋电流效应，由于在室温下的有效的自旋-电荷转换。所测得的自旋电流信号的大小被发现是一个数量级大于其他系统，从而产生一个巨大的稀土元素。自旋电流信号的幅度和符号被示出为强烈调制的栅极电场附近的电荷中性点，这可以理解考虑的Rashba自旋轨道耦合诱导的自旋分裂的自旋织构的传导和价带的异质结构。这些发现打开了利用自旋电子存储器和逻辑技术中的自旋电流效应的门控开关的机会，以及在具有门可调功能的vdW异质结构中实现具有新颖自旋纹理的新物质状态的可能性。
2019-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin lifetime anisotropy in graphene induced by the SiO2 interface
Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2), CSIC and BIST（加泰罗尼亚纳米科学和纳米技术研究所（ICN2））；University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Hefei University of Technology（合肥工业大学）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；Montana State University（蒙大拿州立大学）
该研究通过数值模拟揭示SiO₂衬底诱导石墨烯产生自旋寿命各向异性，其结果为解释相关实验及指导石墨烯自旋电子学的衬底工程提供了关键依据。
2026-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Engineering Quantum Spin Hall Effect in Graphene Nanoribbons via Edge Functionalization
Kane和Mele预测，在自旋轨道相互作用的存在下，石墨烯实现量子自旋霍尔态。然而，石墨烯中异常弱的固有自旋轨道分裂（$\approx 10^{-5}$ eV）抑制了这种拓扑绝缘相的实验观察。为了解决这个问题，我们提出了一种新的方法来控制石墨烯中的自旋轨道相互作用，通过共价官能化的石墨烯边缘含有重元素的官能团。概念验证第一性原理计算表明，非常强的自旋轨道耦合可以诱导在现实模型中的窄石墨烯纳米带与碲终止的边缘。我们证明了在这样的系统中可以实现具有强Rashba分裂的电子带以及跨越宽能量范围的量子自旋霍尔态。因此，我们的工作开辟了新的视野，工程拓扑电子相的纳米结构的基础上，石墨烯和其他材料的本地引入的自旋轨道相互作用。
2013-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Graphene/Ni(111) System: Spin- and Angle-Resolved Photoemission Studies
在这里，我们报告的自旋和角度分辨光电发射研究的惰性石墨烯层上形成的铁磁材料，Ni（111）的表面。次级电子的X射线光电子能谱和自旋分辨光谱表明，石墨烯表现得像Ni（111）表面上的保护层，防止其与吸附的氧反应。Ni（111）上石墨烯的$π$态的角分辨光电子能谱学显示这些态的结合能对样品的磁化方向具有很强的依赖性。我们的结论是，观察到的非常高的“分裂”高达225 meV的$π$带的石墨烯层是Rashba效应的表现，它提供了一个直接的可能性，灵活控制的电子自旋在石墨烯为基础的自旋FET。
2008-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Electron spin dynamics and electron spin resonance in graphene
本文提出了一种包含本征、Bychkov-Rashba和波纹自旋轨道耦合的石墨烯自旋弛豫理论。我们从Tombros等人[Nature 448，571（2007）]的自旋弛豫数据中发现。内禀自旋-轨道耦合的耦合常数为3.7 meV。虽然它是1-3个数量级大于从第一原理获得的，我们发现，其他蜂窝系统，MgB 2和LiC 6的可比值，后者在本文中研究的电子自旋共振（ESR）。我们预测，自旋相干性是更长的自旋垂直于石墨烯平面，这是有益的自旋电子学。我们确定实验条件时，体ESR是可实现的石墨烯。
2010-04-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Band-structure topologies of graphene: spin-orbit coupling effects from first principles
采用线性缀加平面波方法，从第一性原理出发研究了自旋轨道耦合和横向电场作用下石墨烯的电子能带结构.自旋-轨道耦合在$K(K')$ -点处打开24 $μ$ eV（0.28 K）量级的能隙。这种内在分裂96%来自通常被忽略的$d$和更高的轨道。电场诱导来自$σ$ - $π$混合的每V/nm 10 $μ$ eV（0.11 K）的附加（非本征）Bychkov-Rashba型分裂。每隔一个原子的“迷你波纹”配置是移动到不到1%的表从本征的情况下没有什么不同。
2009-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Nonlocal Andreev Entanglements and Triplet Correlations in Graphene with Spin Orbit Coupling
使用波函数狄拉克Bogoliubov-de Gennes方法，我们证明了在Rashba自旋轨道耦合（RSOC）的存在下，石墨烯层的可调费米能级允许产生异常的非局域Andreev反射和等自旋超导三重态配对。我们考虑一个铁磁-RSOC-超导体-铁磁配置的石墨烯结，并研究散射过程，自旋三重态相关性的出现，以及在这种结构中的电荷电导。我们发现，异常交叉Andreev反射是链接到等自旋三重态配对。此外，通过计算电流互相关，我们发现这种现象在弱电压下会导致负电荷电导，并可以在光谱实验中得到揭示，这为探测等自旋超导对关联在混合结构中的纠缠提供了一种工具.
2017-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Low-energy effective Hamiltonian involving spin-orbit coupling in Silicene and Two-Dimensional Germanium and Tin
从对称性和紧束缚方法出发，结合第一性原理计算，系统地推导了硅烯的低能自旋轨道耦合有效哈密顿量，该哈密顿量不仅适用于硅烯本身，而且适用于其他IVA族元素Ge和Sn的低屈曲对应物石墨烯，以及当结构返回到平面几何形状时的石墨烯。有效哈密顿量是第一石墨烯量子自旋霍尔效应（QSHE）哈密顿量的类似物。类似于石墨烯模型，低屈曲几何中的有效SOC在Dirac点处打开了一个缺口，并建立了QSHE。有效SOC实际上包含原子本征SOC强度$ξ_{0}$中的第一级，而在平面结构中SOC的这种主导级贡献消失。因此，硅烯以及其他IVA族元素Ge和Sn的石墨烯的低屈曲对应物由于低屈曲几何形状和较大的原子固有SOC强度而在狄拉克点处具有比石墨烯大得多的由有效SOC打开的间隙。此外，结构越弯曲，间隙越大。因此，QSHE可以观察到在低屈曲的Si，Ge和Sn系统在实验上可访问的温度制度。此外，硅烯中的Rashba SOC是内禀的，这是由于其自身的低屈曲几何结构，在$K$点处Rashba SOC为零，而在$\vec{k}$点处Rashba SOC为非零值.因此，硅烯中的QSHE相对于固有Rashba SOC是稳健的。
2011-08-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
