多层石墨烯中的自旋轨道耦合与自旋简并破缺
介观与纳米尺度物理
2013-05-29 v1
摘要
由于具有偶数层的 ABA 堆叠石墨烯多层以及单层石墨烯的晶格满足空间反演对称性，在时间反演对称性存在的情况下，其电子能带必须是自旋简并的。在固有的单层和双层石墨烯中，当对称性未被外场破坏时，布里渊区角落附近低能下存在的唯一自旋轨道耦合是 Kane-Mele 项，它打开了一个体能隙，但不破坏能带的自旋简并 [C. L. Kane and E. J. Mele, Phys. Rev. Lett. 95, 226801 (2005)]。然而，在具有奇数层（大于等于 3）的多层中，自旋分裂是允许的，因为它们的晶格不满足空间反演对称性。我们表明，在三层石墨烯中，除了 Kane-Mele 项之外，在布里渊区角落附近的低能下还存在第二种类型的内禀自旋轨道耦合。它在每个谷处引入类似塞曼效应的能带自旋分裂，且两个谷中有效磁场的符号相反。我们估计有效场的大小约为 2T。
引用
@article{arxiv.1004.5083,
title = {Spin-orbit coupling and broken spin degeneracy in multilayer graphene},
author = {Edward McCann and Mikito Koshino},
journal= {arXiv preprint arXiv:1004.5083},
year = {2013}
}
备注
4 pages, 1 figure