Передача спинового момента и нелинейный квантовый электронный транспорт в киральных гелимагнетиках

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Построена нелинейная теория электрического сопротивления киральных гелимагнетиков, в которых при протекании электрического тока из-за эффекта переноса спинового момента изменяется форма и возникает вращение спирали намагниченности. Показано, что при возникновении вращения спиновой спирали под действием протекающего электрического тока электросопротивление гелимагнетика будет всегда меньше сопротивления гелимагнетика, в котором спиновая спираль неподвижна. Обнаружено, что вольтамперная характеристика гелимагнетика при наличии эффекта переноса спинового момента из системы электронов проводимости в систему локализованных электронов может быть существенно нелинейной. Предсказана возможность существования в гелимагнетиках явления спиновой электрической бистабильности, когда спиновый вклад в электросопротивление гелимагнетика может принимать два разных значения при одном и том же значении протекающего через гелимагнетик тока. Продемонстрирована возможность реализации в гелимагнетиках состояний с отрицательным дифференциальным электросопротивлением. Статья для специального выпуска ЖЭТФ, посвященного 95-летию Л. А. Прозоровой

Об авторах

В. В Устинов

Институт физики металлов им. М. Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук;Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина

Email: ustinov@imp.uran.ru
620137, Yekaterinburg, Russia; 620002, Yekaterinburg, Russia

И. А Ясюлевич

Институт физики металлов им. М. Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: yasyulevich@imp.uran.ru
620137, Yekaterinburg, Russia

Список литературы

  1. W. Gerlach and O. Stern, Z. Phys. 9, 349 (1922).
  2. Ю. А. Изюмов, УФН 144, 439 (1984).
  3. T. Kimura, Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 3, 93 (2012).
  4. Y. Togawa, Y. Kousaka, K. Inoue, and J.-i. Kishine, J. Phys. Soc. Jpn. 85, 112001 (2016).
  5. В. В. Устинов, И. А. Ясюлевич, Физика металлов и металловедение, 121, 257 (2020).
  6. V. V. Ustinov and I. A. Yasyulevich, Phys. Rev. B 102, 134431 (2020).
  7. D. W. Boys and S. Legvold, Phys. Rev. 174, 377 (1968).
  8. T. Yokouchi, N. Kanazawa, A. Kikkawa, D. Morikawa, K. Shibata, T. Arima, Y. Taguchi, F. Kagawa, and Y. Tokura, Nat.Commun. 8, 866 (2017).
  9. R. Aoki, Y. Kousaka, and Y. Togawa, Phys. Rev. Lett. 122, 057206 (2019).
  10. N. Jiang, Y. Nii, H. Arisawa, E. Saitoh, and Y. Onose, Nat.Commun. 11, 1601 (2020).
  11. N. Jiang, Y. Nii, H. Arisawa, E. Saitoh, J. Ohe, and Y. Onose, Phys. Rev. Lett. 126, 177205 (2021).
  12. L. I. Naumova, M. A. Milyaev, R. S. Zavornitsyn, T. P. Krinitsina, V. V. Proglyado, and V. V. Ustinov, Current Applied Physics 19, 1252 (2019).
  13. Л. И. Наумова, М. А. Миляев, Р. С. Заворницын, Т. П. Криницина, Т. А. Чернышова, В. В. Проглядо, В. В. Устинов, Физика металлов и металловедение 120, 464 (2019).
  14. R. S. Zavornitsyn, L. I. Naumova, M. A. Milyaev, M. V. Makarova, V. V. Proglyado, I. K. Maksimova, and V. V. Ustinov, Current Applied Physics 20, 1328 (2020).
  15. Р. С. Заворницын, Л. И. Наумова, М. А. Миляев, М. В. Макарова, Т. П. Криницина, В. В. Проглядо, В. В. Устинов, Физика металлов и металловедение 121, 688 (2020).
  16. В. В. Устинов, М. А. Миляев, Л. И. Наумова, Р. С. Заворницын, Т. П. Криницина, В. В. Проглядо, Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования 12, 26 (2021).
  17. L. I. Naumova, R. S. Zavornitsyn, M. A. Milyaev, M. V. Makarova, V. V. Proglyado, and V. V. Ustinov, IEEE Transactions on Nanotechnology 20, 866 (2021).
  18. Л. И. Наумова, Р. С. Заворницын, М. А. Миляев, М. В. Макарова, В. В. Проглядо, В. В. Устинов, Физика металлов и металловедение 122, 581 (2021).
  19. Л. И. Наумова, Р. С. Заворницын, М. А. Миляев, М. В. Макарова, В. В. Проглядо, А. С. Русалина, В. В. Устинов, Физика металлов и металловедение 123, 1011 (2022).
  20. O. Wessely, B. Skubic, and L. Nordstrom, Phys. Rev. Lett. 96, 256601 (2006).
  21. K. Goto, H. Katsura, and N. Nagaosa, arXiv:0807.2901.
  22. S. K. Kudtarkar, Phys. Lett. A 374, 366 (2009).
  23. J. Iwasaki, M. Mochizuki, and N. Nagaosa, Nat.Commun. 4, 1463 (2013).
  24. K. M. D. Hals and A. Brataas, Phys. Rev. B 87, 174409 (2013).
  25. V. V. Ustinov and I. A. Yasyulevich, Phys. Rev. B 106, 064417 (2022).
  26. J. Masell, X. Yu, N. Kanazawa, Y. Tokura, and N. Nagaosa, Phys. Rev. B 102, 180402(R) (2020).
  27. Y. Takeuchi, Y. Yamane, J. Yoon, R. Itoh, B. Jinnai, S. Kanai, J. Ieda, S. Fukami, and H. Ohno, Nat. Mater. 20, 1364 (2021).
  28. С. В. Вонсовский, Магнетизм, Наука, Москва (1971), c. 1032.
  29. J.-i. Kishine and A. S. Ovchinnikov, Solid State Phys. 66, 1 (2015).
  30. А. Н. Серьезнов Л. Н. Степанова, С. А. Гаряинов, С. В. Гагин, О. Н. Негоденко, Н. А. Филинюк, Ф. Д. Касимов, Негатроника, Новосибирское отделение издательства Наука, Новосибирск (1995), с. 315.
  31. N. A. Filinyuk and A. A. Lazarev, AEU - International Journal of Electronics and Communications 68, 172 (2014).
  32. S. Budhathoki, A. Sapkota, K. M. Law, S. Ranjit, B. Nepal, B. D. Hoskins, A. S. Thind, A. Y. Borisevich, M. E. Jamer, T. J. Anderson, A. D. Koehler, K. D. Hobart, G. M. Stephen, D. Heiman, T. Mewes, R. Mishra, J. C. Gallagher, and A. J. Hauser, Phys. Rev. B 101, 220405(R) (2020).
  33. M. Tsoi, R. E. Fontana, and S. S. P. Parkin, Appl. Phys. Lett. 83, 2617 (2003).
  34. A. Yamaguchi, T. Ono, S. Nasu, K. Miyake, K. Mibu, and T. Shinjo, Phys. Rev. Lett. 92, 077205 (2004).
  35. M. Klaui, P.-O. Jubert, R. Allenspach, A. Bischof, J. A. C. Bland, G. Faini, U.Rudiger, C. A. F. Vaz, L. Vila, and C. Vouille, Phys. Rev. Lett. 95, 026601 (2005).
  36. Y. Togawa, T. Kimura, K. Harada, T. Akashi, T. Matsuda, A. Tonomura, and Y. Otani, Jpn. J. Appl. Phys. 45, L683 (2006).
  37. M. Hayashi, L. Thomas, C. Rettner, R. Moriya, Y. B. Bazaliy, and S. S. P. Parkin, Phys. Rev. Lett. 98, 037204 (2007).
  38. M. Hayashi, L. Thomas, R. Moriya, C. Rettner, S. S. P. Parkin, Science 320, 209 (2008).
  39. X. Zhang, Y. Zhou, K. M. Song, T.-E. Park, J. Xia, M. Ezawa, X. Liu, W. Zhao, G. Zhao, and S. Woo, J. Phys.: Condens. Matter 32, 143001 (2020).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023