磁多层结构中自旋转移与自旋轨道力矩的第一性原理量子输运建模
介观与纳米尺度物理
2018-10-29 v2 材料科学
摘要
我们回顾一种统一方法，用于计算：(i) 诸如自旋阀与磁隧道结等磁三层结构中的自旋转移力矩，其中注入的电荷电流垂直于界面流动；以及 (ii) 铁磁体/自旋轨道耦合材料类磁双层中的自旋轨道力矩，其中注入的电荷电流平行于界面流动。我们的方法需要针对器件给定哈密顿量构造力矩算符与稳态非平衡密度矩阵，后者以非平衡格林函数表示并拆分为三项贡献。用力矩算符对这些贡献求迹自动给出自旋转移力矩或自旋轨道力矩矢量的类场与类阻尼分量，这对于自旋轨道力矩尤为有利，因为其分量方向依赖于事先未知的、在自旋轨道耦合存在下由电流驱动的非平衡自旋密度取向。我们给出说明性例子：计算磁隧道结一维玩具模型与真实Co/Cu/Co自旋阀中的自旋转移力矩（二者均由非共线密度泛函理论计算所得第一性原理哈密顿量描述）；以及计算铁磁层中的自旋轨道力矩，该层由紧束缚哈密顿量描述，其中包含假设由相邻单层过渡金属硫族化物产生的铁磁单层内自旋轨道邻近效应。
引用
@article{arxiv.1801.05793,
title = {First-principles quantum transport modeling of spin-transfer and spin-orbit torques in magnetic multilayers},
author = {Branislav K. Nikolic and Kapildeb Dolui and Marko Petrović and Petr Plecháč and Troels Markussen and Kurt Stokbro},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.05793},
year = {2018}
}
备注
22 pages, 9 figures, PDFLaTeX; prepared for Springer Handbook of Materials Modeling, Volume 2 Applications: Current and Emerging Materials