直流电流通过磁隧道结产生的自旋注入与自旋泵浦
介观与纳米尺度物理
2019-07-10 v1 材料科学
摘要
电荷流经磁隧道结（MTJ）会产生自旋极化电流，该电流对磁化施加自旋转移矩（STT）。当所加直流电流密度超过某一临界值时，STT 在 MTJ 的“自由”电极中激发高频磁化进动。这种进动产生微波输出电压，并可用于向相邻正常金属或半导体进行自旋泵浦。本文从理论上描述了连接恒流源的 CoFeB/MgO/CoFeB/Au 隧道异质结构中的自旋动力学与电荷输运。具有弱垂直各向异性的自由 CoFeB 层中的磁化动力学，通过数值求解 Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski 方程得到，其中考虑了 STT 以及与 CoFeB|MgO 界面相关的电压控制磁各向异性。结果表明，在某一较低电流密度范围内，可由电诱导的动态自旋重取向转变产生大角度磁化进动。随后我们评估了由该进动泵浦入 Au 覆盖层的振荡自旋电流以及注入的自旋电流。综合考虑驱动的自旋极化电荷电流与泵浦自旋电流，我们还描述了 CoFeB/Au 双层中的电荷输运，并计入反常与逆自旋霍尔效应。我们计算了 CoFeB/Au 双层两侧面之间的电势差随距 CoFeB|MgO 界面距离的变化。发现 Au 中的该横向电压信号足够大以供实验探测，表明所提出的电流驱动自旋注入器具有显著效率。
引用
@article{arxiv.1904.10361,
title = {Spin injection and pumping generated by a direct current flowing through a magnetic tunnel junction},
author = {A. I. Nikitchenko and N. A. Pertsev},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.10361},
year = {2019}
}
备注
11 pages, 10 figures