电流诱导斯格明子输运的微观理论及其在无序自旋织构中的应用
介观与纳米尺度物理
2023-12-20 v1 强关联电子
摘要
磁斯格明子为实现紧凑且稳定的存储器件带来了巨大希望，这些器件可通过电子电流密度以极低的能耗进行操控。在本工作中，我们扩展了一种最近提出的方法，用于描述耦合于动力学巡游电子的经典斯格明子织构。在该方案中，电子动力学通过广义 Kadanoff-Baym 假设下的非平衡格林函数 (NEGF) 进行描述，而经典自旋则通过 Landau-Lifshitz-Gilbert 方程处理。此处通过引入 NEGF 碰撞积分的非相互作用近似，将该框架扩展至开放系统。这使得我们能够计算耦合于电子库的大型量子系统中斯格明子对电子电流的实时响应，且计算量随时间步数呈线性缩放。我们利用该方法研究了电子自旋电流和稀薄自旋无序如何影响斯格明子输运及斯格明子霍尔漂移。结果表明，斯格明子动力学对自旋无序的具体形式敏感，以至于对于相同的施加偏压，不同的无序构型会导致定性不同的斯格明子轨迹。这种敏感性源于磁性杂质周围的局部自旋动力学，这一特征预计无法被唯象或纯自旋描述很好地捕捉。同时，我们的发现阐明了通过设计微观杂质图案来引导斯格明子轨迹的潜力。
引用
@article{arxiv.2312.12201,
title = {Microscopic theory of current-induced skyrmion transport and its application in disordered spin textures},
author = {Emil Östberg and Emil Viñas Boström and Claudio Verdozzi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.12201},
year = {2023}
}
备注
15 pages and 4 figures. Supplementary: 2 pages and no figures