Хиральная спин-орбитроника гетероперехода гелимагнетик–нормальный металл

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Построена теория спинового и зарядового транспорта в ограниченных металлических магнетиках, учитывающая эффекты спин-орбитального рассеяния электронов проводимости на дефектах кристаллической решетки. Теория применима для описания спинового эффекта Холла и аномального эффекта Холла, что позволяет положить ее в основу описания явлений спин-орбитроники. Сформулированы феноменологические граничные условия для потоков заряда и спина на границе раздела двух различных металлов, на основе которых описана инжекция в гелимагнетик чисто спинового тока, возникающего в нормальном металле как проявление спинового эффекта Холла. Предсказано существование “эффекта хиральной поляризации чисто спинового тока”, который заключается в возникновении в гелимагнетике продольно-поляризованного чисто спинового тока и продольной компоненты неравновесной намагниченности электронов, зависящих от хиральности спирали гелимагнетика, при инжекции из нормального металла поперечно-поляризованного спинового тока.

Об авторах

В. В. Устинов

Институт физики металлов УрО РАН; Институт естественных наук и математики УрФУ

Email: ustinov@imp.uran.ru
Россия, 620108, Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18; Россия, 620002, Екатеринбург, ул. Куйбышева, 48

И. А. Ясюлевич

Институт физики металлов УрО РАН

Email: ustinov@imp.uran.ru
Россия, 620108, Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18

Н. Г. Бебенин

Институт физики металлов УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: ustinov@imp.uran.ru
Россия, 620108, Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18

Список литературы

  1. Stashkevich A.А. Spin-orbitronics a novel trend in spin oriented electronics // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2019. Т. 22. С. 45–54.
  2. Manchon A., Zelzny J., Miron I. M., Jungwirth T., Sinova J., Thiaville A., Garello K., Gambardella P. Current-induced spin-orbit torques in ferromagnetic and antiferromagnetic systems // Rev. Mod. Phys. 2019. V. 91. P. 035 004.
  3. Cao Y., Xing G., Lin H., Zhang N., Zheng H., Wang K. Prospect of spin-orbitronic devices and their applications // iScience. 2020. V. 23. P. 101614.
  4. Ando K. Generation and manipulation of current-induced spin-orbit torques // Proc. Jpn. Acad., Ser. B. 2021. V. 97. P. 499–519.
  5. Go D., Jo D., Lee H.-W., Kläui M., Mokrousov Y. Orbitronics: Orbital currents in solids // Europhys. Lett. 2021. V. 135. P. 37001.
  6. Дьяконов М.И., Перель В.И. О возможности ориентации электронных спинов током // Письма в ЖЭТФ. 1971. Т. 13. С. 657–660.
  7. Dyakonov M.I., Perel V.I. Current-induced spin orientation of electrons in semiconductors // Phys. Lett. A. 1971. V. 35. P. 459–460.
  8. Hirsch J.E. Spin Hall effect // Phys. Rev. Lett. 1999. V. 83. P. 1834–1837.
  9. Zhang S. Spin Hall effect in the presence of spin diffusion // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 85. P. 393–396.
  10. Hoffmann A. Spin Hall effects in metals // IEEE Trans. Magn. 2013. V. 49. P. 5172– 5193.
  11. Niimi Y., Otani Y. Reciprocal spin Hall effects in conductors with strong spin–orbit coupling: A review // Rep. Prog. Phys. 2015. V. 78. P. 124501.
  12. Sinova J., Valenzuela S.O., Wunderlich J., Back C.H., Jungwirth T. Spin Hall Effects // Rev. Mod. Phys. 2015. V. 87. P. 1213–1259.
  13. Dyakonov M.I. (ed.) Spin Physics in Semiconductors. Springer Series in Solid-State Sciences. 2017. V. 157. 532 p.
  14. Kato Y.K., Myers R.C., Gossard A.C., Awschalom D.D. Observation of the spin Hall effect in semiconductors // Science. 2004. V. 306. P. 1910–1913.
  15. Valenzuela S.O., Tinkham M. Direct electronic measurement of the spin Hall effect // Nature (London). 2006. V. 442. P. 176–179.
  16. Kimura T., Otani Y., Sato T., Takahashi S., Maekawa S. Room-temperature reversible spin Hall effect // Phys. Rev. Lett. 2007. V. 98. P. 156601.
  17. Ramaswamy R., Lee J.M., Cai K., Yang H. Recent advances in spin-orbit torques: Moving towards device applications // Appl. Phys. Rev. 2018. V. 5. P. 031107.
  18. Pham V.T., Cosset-Chéneau M., Brenac A., Boulle O., Marty A., Attané J.-P., Vila L. Evidence of interfacial asymmetric spin scattering at ferromagnet-Pt interfaces // Phys. Rev. B. 2021. V. 103. P. L201403.
  19. Zhang W., Jungfleisch M.B., Jiang W., Pearson J.E., Hoffmann A., Freimuth F., Mokrousov Y. Spin Hall effects in metallic antiferromagnets // Phys. Rev. Lett. 2014. V. 113. P. 196602.
  20. Yang Y., Xu Y., Zhang X., Wang Y., Zhang S., Li R.-W., Mireshekarloo M.S., Yao K., Wu Y., Fieldlike spin-orbit torque in ultrathin polycrystalline FeMn films // Phys. Rev. B. 2016. V. 93. P. 094402.
  21. Wadley P., Howells B., Zelezný J., Andrews C., Hills V., Campion R.P., Novák V., Olejník K., Maccherozzi F., Dhesi S.S., Martin S.Y., Wagner T., Wunderlich J., Freimuth F., Mokrousov Y., Kunes J., Chauhan J.S., Grzybowski M.J., Rushforth A.W., Edmonds K.W., Gallagher B.L., Jungwirth T. Electrical switching of an antiferromagnet // Science. 2016. V. 351. P. 587.
  22. DuttaGupta S., Kurenkov A., Tretiakov O.A., Krishnaswamy G., Sala G., Krizakova V., Maccherozzi F., Dhesi S.S., Gambardella P., Fukami S., Ohno H. Spin-orbit torque switching of an antiferromagnetic metallic heterostructure // Nat. Commun. 2020. V. 11. P. 5715.
  23. Mishra R., Yu J., Qiu X., Motapothula M., Venkatesan T., Yang H. Anomalous current-induced spin torques in ferrimagnets near compensation // Phys. Rev. Lett. 2017. V. 118. P. 167201.
  24. Takeuchi Y., Yamane Y., Yoon J.-Y., Itoh R., Jinnai B., Kanai S., Ieda J., Fukami S., Ohno H. Chiral-spin rotation of non-collinear antiferromagnet by spin–orbit torque // Nat. Mater. 2021. V. 20. P. 1364–1370.
  25. Aqeel A., Vlietstra N., Heuver J.A., Bauer G.E.W., Noheda B., van Wees B.J., Palstra T.T.M. Spin-Hall magnetoresistance and spin Seebeck effect in spin-spiral and paramagnetic phases of multiferroic CoCr2O4 // Phys. Rev. B. 2015. V. 92. P. 224410.
  26. Aqeel A., Vlietstra N., Roy A., Mostovoy M., van Wees B.J., Palstra T.T.M. Electrical detection of spiral spin structures in Pt|Cu2OSeO3 heterostructures // Phys. Rev. B. 2016. V. 94. P. 134418.
  27. Aqeel A., Mostovoy M., van Wees B.J., Palstra T.T.M. Spin-Hall magnetoresistance in multidomain helical spiral systems // J. Phy. D: Appl. Phys. 2017. V. 50. P. 174 006.
  28. Устинов В.В., Ясюлевич И.А. Электронный спиновый ток и спин-зависимые гальваномагнитные явления в металлах // ФММ. 2020. Т. 121. С. 257–269.
  29. Вонсовский С.В. Магнетизм // М.: Наука, 1971. 1032 с.
  30. Ustinov V.V., Yasyulevich I.A. Electrical magnetochiral effect and kinetic magnetoelectric effect induced by chiral exchange field in helical magnetics // Phys. Rev. B. 2020. V. 102. P. 134 431.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».