自旋轨道耦合石墨烯纳米带中的磁电转矩与边缘电流

对于具有 Rashba 自旋轨道耦合的石墨烯纳米带，我们在紧束缚模型中分析了由磁化强度和几何限制存在所引起的特殊磁响应。我们观察到相当大的横向磁化率，可视为由栅极电压诱导的磁电转矩而无需偏置电压，且锯齿形与扶手椅形纳米带的方向不同。局域转矩在两个边缘之间和/或沿纳米带产生非共线自旋极化；若磁化强度均匀，则净转矩平均为零。然而，在部分磁化纳米带或不规则形状的纳米片中可出现非零净转矩。由自旋轨道耦合产生的平衡自旋电流也出现在纳米带中，但沿限制方向的电流分量被强烈抑制。即使没有磁化强度，也会产生面外极化的手性边缘自旋电流，类似于量子自旋霍尔效应中的情况。此外，垂直于边缘的磁化强度会产生层流状的边缘电荷电流，其流动方向在两个边缘之间对称（非手性）或反对称（手性），取决于磁化强度是面内还是面外指向。