نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
دانشکده فیزیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران
چکیده
دینامیک یک ساختار ناهمگن شامل لایه‌های پادفرومغناطیس و فرومغناطیس که به وسیلۀ یک لایۀ فلزی از یکدیگر جدا شده‌اند، مورد بررسی قرار گرفته است. با تنظیم میدان مغناطیسی اعمالی به‌نحوی که بسامد یکی از مدهای پادفرومغناطیس در محدودۀ بسامد فرومغناطیس قرار گیرد، به‌دلیل جفت‌شدگی تبادلی بین لایه‌ای، دست‌یابی به یک جفت‌شدگی همدوس امکان‌پذیر است. علاوه‌براین، دینامیک مغناطش در لایه‌های مغناطیسی منجر به پمپاژ اسپین به فلز می‌شود که یک انباشتگی اسپینی در فلز ایجاد می‌کند. این انباشتگی اسپینی، یک جریان انتقال اسپین از فلز به لایه‌های مغناطیسی تولید می‌کند که می‌تواند منجر به یک جفت‌شدگی اتلافی بین دینامیک لایه‌های پادفرومغناطیس و فرومغناطیس شود که به‌صورت جاذبۀ ترازی در ویژه مدهای سامانه قابل مشاهده خواهد بود. جفت‌شدگی غیرمستقیم بین دینامیک لایه‌های مغناطیسی بسته به ضخامت لایۀ فلزی می‌تواند از نوع همدوس یا اتلافی باشد. برای لایه‌های فلزی نازک که برهم‌کنش تبادلی بین‌لایه‌ای اهمیت دارد، جفت‌شدگی همدوس و برای لایه‌های ضخیم که برهم‌کنش تبادلی ناچیز است، جفت‌شدگی اتلافی است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Coherent and dissipative coupling in ferro- and antiferromagnetic dynamics
نویسندگان [English]
- Majid Shirdel-Havar
- Babak Zare
Department of Physics, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]
The dynamics of a heterostructure composed of antiferromagnetic and ferromagnetic layers, separated by a metalic layer, has been investigated. By adjusting the applied magnetic field so that the frequency of one of the antiferromagnetic modes lies in the frequency range of the ferromagnetic layer, coherent coupling can be achieved due to interlayer exchange interaction. Moreover, the magnetization dynamics within the magnetic layers induce spin pumping into the metal, generating a spin accumulation in the metallic layer. The spin accumulation generates a spin transfer current from the metal to the magnetic layers, which can result in dissipative coupling between the dynamics of the antiferromagnetic and ferromagnetic layers. This coupling manifests as level attraction in the system's eigenmodes. The indirect coupling between the dynamics of the magnetic layers can be either coherent or dissipative, depending on the thickness of the metallic layer; for thin metallic layers, where interlayer exchange interaction is dominate, coherent coupling emerges, whereas in thick layers, where exchange interaction is negligible, dissipative coupling prevails.
کلیدواژه‌ها [English]
- coherent and dissipitive coupling
- ferromagnetic
- antiferromagnetic
- spin-pumping and spin-transfer
- R A Duine, et al., Nat. Phys. 14 (2018) 217.
- T Jungwirth, et al., Nat. Phys. 14 (2018) 200.
- R Cheng, D Xiao, and A Brataas, Phys. Rev. Lett. 116 (2016) 207603.
- R Cheng, et al., Phys. Rev. Lett. 113 (2014) 057601.
- J Li, et al., Nat. 578 (2020) 7793.
- H Skarsvåg, G E W. Bauer, and A Brataas, Phys. Rev. B 90 (2014) 054401.
- B Heinrich, et al., Phys. Rev. Lett. 90 (2003) 187601.
- J Sklenar, et al., Phys. Rev. B 92 (2015) 174406.
- Ø Johansen and A Brataas, Phys. Rev. B 95 (2017) 220408R.
- Ø Johansen, H Skarsvåg, and A Brataas, Phys. Rev. B 97 (2018) 054423.
- P Grünberg, et al., Phys. Rev. Lett. 57 (1986) 2442.
- V Cherepanov, I Kolokolov, and V L'vov, Phys. Rep. 229 (1993) 81-144.
- E Chappel, et al., Eur. Phys. J. B 17 (2000) 609.
- Ø Johansen and A Brataas, Phys. Rev. Lett. 121 (2018) 087204.
- S Streib, H Keshtgar, and G E Bauer, Phys. Rev. Lett. 121 (2018) 027202.
- A Ruckriegel and R A Duine, Phys. Rev. Lett., 124 (2020) 117201.
- L Ma, et al., Phys. Rev. B 98 (2018) 224424.
- K Roy, Phys. Rev. B 96 (2017) 174432.
- L Liu, R A Buhrman, and D C Ralph, arXiv preprint arXiv:1111.3702 (2011).
- C T Boone, et al., J. Appl. Phys. 113 (2013) 153906.
- H Kurt, et al., Appl. Phys. Lett. 81 (2002) 4787.
- J C Rojas-Sánchez, et al., Phys. Rev. Lett. 112 (2014) 106602.
- L Vila, T Kimura, and Y Otani, Phys. Rev. Lett. 99 (2007) 226604.
- H Nakayama, et al., Phys. Rev. B 85 (2012) 144408.
- M Obstbaum, et al., Phys. Rev. B 89 (2014) 060407R.
- W Zhang; et al., Appl. Phys. Lett. 103 (2013) 242414.
- K Ando, et al., Phys. Rev. Lett. 101 (2008) 036601.
- L Liu, et al., Phys. Rev. Lett. 106 (2011) 036601.
- H Kurt, et al., Appl. Phys. Lett. 81 (2002) 4787.
- H Liu, et al., Sci. Adv. 5 (2019) eaax9144.
- J M Lee, T Kottos, and B Shapiro, Phys. Rev. B 91 (2015) 094416.
- H M Hurst and B Flebus, J. Appl. Phys. 132 (2022) 220902.
)