具有邻近诱导自旋轨道耦合的石墨烯中自旋弛豫各向异性的微观理论

通过邻近效应在石墨烯中诱导出可观的自旋轨道相互作用，正成为利用二维狄拉克费米子实现自旋电子学的一条成功途径。半导体性过渡金属硫族化物（TMDs）因其强内禀自旋轨道耦合（SOC）以及自旋/谷选择性光吸收而成为石墨烯的理想补充，后者可实现全光自旋注入石墨烯。在本研究中，我们提出了弱无序石墨烯样品中自旋动力学的微观理论，该样品受到均匀的邻近诱导SOC作用，正如石墨烯/TMD双层中所实现的那样。我们采用含时微扰处理方法推导出自旋Bloch方程，用以描述高电子密度下的自旋动力学。根据界面诱导的Bychkov-Rashba与自旋-谷（Zeeman型）相互作用之间微妙的竞争，以及谷内与谷间散射速率之比，预测了多种情形。对于SOC弱于无序诱导准粒子展宽的情形，面外与面内自旋寿命的各向异性比 $\zeta=\tau_{s}^{\perp}/\tau_{s}^{\parallel}$ 在定性上与Cummings及其合作者最近提出的弱涨落SOC场中自旋的玩具模型一致[PRL 119, 206601 (2017)]。在SOC良好分辨的反向 regime 中，得到了定性上不同的公式，这可在以石墨烯层中均匀邻近诱导SOC为特征的超洁净异质结构中得到检验。