اثر سیبک اسپینی با واسطه فونون در ساختارهای ناهمگون عایق مغناطیسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده فیزیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

چکیده
اثر سیبک اسپینی در یک ساختار چندلایه‌ای متقارن، متشکل از دو لایة عایق فرومغناطیس که به‌وسیلة یک لایة عایق غیرمغناطیس از یکدیگر جدا شده‌اند، تحت اعمال گرادیان دمایی بررسی شده است. انتقال غیرموضعی اسپین میان دو لایۀ مغناطیسی از طریق فونون‌هایی صورت می‌گیرد که به‌واسطة برهم‌کنش مغناطوکشسانی و دینامیک مغناطش برانگیخته شده‌اند. نتایج نشان می‌دهد که جریان اسپینی حاصل به ابعاد هندسی ساختار وابسته است، به‌طوری که با افزایش ضخامت لایۀ غیرمغناطیس، رفتار نوسانی همراه با تضعیف تدریجی دارد و نسبت به ضخامت لایه‌های مغناطیسی نیز رفتار تشدیدی از خود  نشان می‌دهد. علاوه بر این، ترابرد اسپین به‌واسطۀ فونون‌ها در این ساختار، می‌تواند تا فواصل چند صد میکرومتر تا میلی‌متر ادامه یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Phonon-mediated spin Seebeck effect in magnetic insulator heterostructures

نویسندگان English

Majid Shirdel-Havar
Babak Zare
Physics Department/ Iran University of Science and Technology
چکیده English

The spin Seebeck effect is investigated in a symmetric multilayer structure consisting of two ferromagnetic insulator layers separated by a nonmagnetic insulating spacer under an applied temperature gradient. Nonlocal spin transport between the two magnetic layers is mediated by phonons excited through magnetoelastic interaction and magnetization dynamics. The results show that the generated spin current is dependent on the geometric dimensions of the structure, exhibiting an oscillatory behavior with gradual attenuation as the thickness of the non-magnetic layer increases, and a resonant behavior with respect to the thickness of the magnetic layers. Furthermore, the spin transport mediated by phonons can persist over distances ranging from several hundred micrometers to millimeters in this structure.

کلیدواژه‌ها English

Spin Seebeck effect
Magnon-phonon coupling
Ferromagnetic
Magnetoelastic interaction
  1. G E Bauer, E Saitoh, and B J Van Wees, Mater. 11 (2012) 391.
  2. K Uchida, et al., Nature 455 (2008) 778.
  3. K Uchida, et al., Phys. Lett. 97 (2010) 172505.
  4. K Uchida, et al., Mater. 9 (2010) 894.
  5. S M Wu, et al., Rev. Lett. 116 (2016) 097204.
  6. C Jaworski, et al., Mater. 9 (2010) 898.
  7. S M Wu, J E Pearson, and A Bhattacharya, Rev. Lett. 114 (2015) 186602.
  8. M Hatami, et al., Rev. Lett. 99 (2007) 066603.
  9. A Slachter, et al., Phys. 6 (2010) 879.
  10. H Adachi, et al., Prog. Phys. 76 (2013) 036501.
  11. J Xiao, et al., Rev. B 81 (2010) 214418.
  12. S Hoffman, S Koji, and Y Tserkovnyak, Phys. B 88 (2013) 064408.
  13. S A Bender, et al., Phys. Rev. Lett. 119 (2017) 056804.
  14. S O Valenzuela and M Tinkham, Nature 442 (2006) 176.
  15. T Kimura, et al., Rev. Lett. 98 (2007) 156601.
  16. S Streib, H Keshtgar, and G E Bauer, Rev. Lett. 121 (2018) 027202.
  17. K An, et al., Rev. B 101 (2020) 060407.
  18. A Rückriegel and R A Duine, Rev. Lett. 124 (2020) 117201.
  19. M Shirdel-Havar and B Zare Rameshti, Rev. B 109 (2024) 184445.
  20. M Shirdel-Havar and B Zare, Iran J. Phys. Res. 23 (2023) 79.
  21. S M Tabatabaei, et al., Rev. B 104 (2021) 014432.
  22. L J Cornelissen, et al., Phys. 11 (2015) 1022.

تحت نظارت وف بومی