石墨烯上自旋 - 轨道活性吸附原子的散射理论

本文理论研究了二维无质量狄拉克费米子与石墨烯上稀薄物理吸附原子物种引起的局域自旋 - 轨道相互作用之间的散射。石墨烯与吸附原子轨道之间的杂化消除了原始主体材料的自旋和谷简并，产生了丰富的自旋 - 轨道耦合机制，其特征取决于吸附原子在蜂窝晶格上的确切吸附位置（桥位、空位或顶位）以及吸附原子的外层轨道类型。基于对称性考虑推导了仅针对石墨烯的有效哈密顿量，而微观紧束缚方法则连接了有效低能耦合与石墨烯 - 吸附原子杂化参数。在 $T$-矩阵形式体系内，发展了一种涉及石墨烯载流子与自旋 - 轨道活性吸附原子的（自旋依赖）散射事件理论。研究发现，与谷内散射和谷间散射相关的自旋流倾向于相互抵消。我们确定，在某些条件下，空位吸附原子通过偏斜散射引起自旋霍尔效应，而顶位吸附原子则通过三角势散射诱导横向电荷流。我们还确定了自旋霍尔效应显著增强且相关横向自旋流可发生反转的关键费米能级范围。