强界面自旋轨道耦合石墨烯中的自旋霍尔与逆自旋电流效应：准经典格林函数方法

由原子级薄晶体组装而成的范德瓦耳斯异质结构是研究生自旋轨道耦合输运的理想模型体系，因为它们展现出自旋、晶格和谷自由度之间的强相互作用，并可通过应变、偏置电压和邻近效应进行调控。最近在过渡金属硫族化合物上的石墨烯中预测到的自旋螺旋态，其中自旋与赝自旋自由度锁定在一起[M. Offidani et al. Phys. Rev. Lett. 119, 196801 (2017)]，暗示了其在自旋电子学中的潜在应用。在此，通过推导存在自旋轨道耦合(SOC)和标量无序时二维狄拉克费米子准经典格林函数的Eilenberger方程，我们得到了自旋螺旋态下直流自旋电流磁化率和自旋霍尔电导率的解析表达式。我们的结果揭示了当相对于狄拉克点的费米能量与Bychkov-Rashba能量尺度匹配时，自旋霍尔角(SHA)发生符号改变，而与印刻在石墨烯层上的自旋-谷相互作用强度无关。SHA的行为与布洛赫电子总内禀角动量的反转相关，这反映了SOC诱导的自旋-赝自旋纠缠。我们还表明，当费米能级位于自旋少数能带边缘时，电荷-自旋转换达到最大值，这与之前的发现一致。这两个特征都是自旋螺旋狄拉克费米子的指纹，并提出了一种从输运数据估算邻近诱导SOC强度的直接方法。还讨论了这些发现对于解释近期在非局域自旋阀几何结构中的自旋-电荷转换测量的意义。