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Magnetotransport and Spin-Relaxation Signatures of the Radial Rashba and Dresselhaus Spin-Orbit Coupling in Proximitized Graphene.
Physical Review Letters ( IF 8.1 ) Pub Date : 2024-11-22 , DOI: 10.1103/physrevlett.133.216201 Wun-Hao Kang,Michael Barth,Andreas Costa,Aitor Garcia-Ruiz,Alina Mreńca-Kolasińska,Ming-Hao Liu,Denis Kochan
Physical Review Letters ( IF 8.1 ) Pub Date : 2024-11-22 , DOI: 10.1103/physrevlett.133.216201 Wun-Hao Kang,Michael Barth,Andreas Costa,Aitor Garcia-Ruiz,Alina Mreńca-Kolasińska,Ming-Hao Liu,Denis Kochan
Graphene-based van der Waals heterostructures take advantage of tailoring spin-orbit coupling (SOC) in the graphene layer by the proximity effect. At long wavelength-saddled by the electronic states near the Dirac points-the proximitized features can be effectively modeled by the Hamiltonian involving novel SOC terms and allow for an admixture of the tangential and radial spin-textures-by the so-called Rashba angle θ_{R}. Taking such effective models we perform realistic large-scale magnetotransport calculations-transverse magnetic focusing and Dyakonov-Perel spin relaxation-and show that there are unique qualitative and quantitative features allowing for an unbiased experimental disentanglement of the conventional Rashba SOC from its novel radial counterpart, called here the radial Rashba SOC. Along with that, we propose a scheme for a direct estimation of the Rashba angle by exploring the magneto response symmetries when swapping an in-plane magnetic field. To complete the story, we analyze the magnetotransport and spin-relaxation signatures in the presence of an emergent Dresselhaus SOC and also provide some generic ramifications about possible scenarios of the radial superconducting diode effect.
中文翻译:
近似石墨烯中径向 Rashba 和 Dresselhaus 自旋轨道耦合的磁传输和自旋弛豫特征。
基于石墨烯的范德华异质结构利用了邻近效应在石墨烯层中定制自旋轨道耦合 (SOC)。在长波长下 - 由狄拉克点附近的电子态 - 近似特征可以通过涉及新 SOC 项的哈密顿量有效建模,并允许切向和径向自旋纹理的混合 - 通过所谓的 Rashba 角 θ_{R}。利用这些有效的模型,我们进行了真实的大规模磁传输计算 - 横向磁聚焦和 Dyakonov-Perel 自旋弛豫 - 并表明存在独特的定性和定量特征,允许将传统的 Rashba SOC 与其新颖的径向对应物(此处称为径向 Rashba SOC)进行无偏的实验解开。除此之外,我们提出了一种通过探索磁响应来直接估计 Rashba 角的方案交换面内磁场时的对称性。为了完成这个故事,我们分析了在出现的 Dresselhaus SOC 存在下的磁传输和自旋弛豫特征,并提供了一些关于径向超导二极管效应可能情况的一般性影响。
更新日期:2024-11-22
中文翻译:
近似石墨烯中径向 Rashba 和 Dresselhaus 自旋轨道耦合的磁传输和自旋弛豫特征。
基于石墨烯的范德华异质结构利用了邻近效应在石墨烯层中定制自旋轨道耦合 (SOC)。在长波长下 - 由狄拉克点附近的电子态 - 近似特征可以通过涉及新 SOC 项的哈密顿量有效建模,并允许切向和径向自旋纹理的混合 - 通过所谓的 Rashba 角 θ_{R}。利用这些有效的模型,我们进行了真实的大规模磁传输计算 - 横向磁聚焦和 Dyakonov-Perel 自旋弛豫 - 并表明存在独特的定性和定量特征,允许将传统的 Rashba SOC 与其新颖的径向对应物(此处称为径向 Rashba SOC)进行无偏的实验解开。除此之外,我们提出了一种通过探索磁响应来直接估计 Rashba 角的方案交换面内磁场时的对称性。为了完成这个故事,我们分析了在出现的 Dresselhaus SOC 存在下的磁传输和自旋弛豫特征,并提供了一些关于径向超导二极管效应可能情况的一般性影响。