基于三层石墨烯体系的 Rashba 自旋分裂

我们通过引入由面外反演对称性破缺引起的外禀层依赖 Rashba 自旋轨道耦合（SOC），建立了三层石墨烯（TLG）的通用 Rashba 哈密顿量。我们的结果表明，能带自旋分裂强烈依赖于 Rashba SOC 的层分布与符号，以及 TLG 的 ABA 或 ABC 堆垛次序。我们发现，当具有相同符号和大小的 Rashba SOC 层数增加时，自旋分裂显著增强。对于空间分离、大小相同但符号相反的两个 Rashba SOC，由于反演对称性的保持确保了来自相反层的贡献完全抵消，ABC-TLG 中不产生自旋分裂；而 ABA-TLG 因其自身缺乏反演对称性，观察到非零自旋分裂。我们进一步说明栅压可有效调控能带边缘附近的自旋极化态。此外，我们用密度泛函理论计算验证了以 Au 层与 TLG 界面为例的 Rashba 分裂效应，该界面同时诱导出 Rashba SOC 与栅压的有效项。我们的结果证明了层与对称性在操控自旋方面的重要性，并可推广到多层石墨烯或其他范德瓦耳斯界面体系。