利用亚铁磁畴壁控制自旋波的极性和速度

我们提出了一个关于自旋波被亚铁磁自旋链中畴壁散射的理论研究，其中两个子晶格携带大小不等的自旋。我们发现，由于两个子晶格的不等价性，一个狭窄但原子级平滑的亚铁磁畴壁表现出与类似平滑的铁磁和反铁磁畴壁不同的行为。具体来说，对于足够弱的各向异性，畴壁中心较小的自旋被发现变得精确垂直于易轴，在 $xy$ 平面中选择任意方向，从而自发地破缺 U(1) 自旋旋转对称性。这种特殊形式的亚铁磁畴壁不会出现在反铁磁系统中，并且被证明会导致自旋波散射模式强烈依赖于自旋波的偏振态（可以是右旋或左旋），这表明可以利用这种狭窄的畴壁作为自旋波滤波器。此外，我们发现，在原子级尖锐的畴壁情况下，由于强的易轴各向异性，所有自旋要么指向上要么指向下，因此自旋波的偏振在传输过程中得以保持，自旋波的波矢在通过畴壁后发生变化，导致自旋波的群速度发生变化。这种波矢的变化表明自旋波的加速或减速，因此尖锐的亚铁磁畴壁可以在自旋电子学器件中充当自旋波加速器或减速器，提供了铁磁和反铁磁对应物所不具备的功能。我们的结果表明，亚铁磁自旋纹理与自旋波的相互作用方式与铁磁和反铁磁对应物截然不同，表明它们可能提供传统磁体中不存在的自旋波功能。