铁磁体/重金属界面处自旋轨道耦合导致的自旋记忆丢失：从头算自旋密度矩阵方法
介观与纳米尺度物理
2017-12-20 v3 材料科学
摘要
电子穿越铁磁金属/重金属 (FM/HM)、铁磁/正常金属 (FM/NM) 和重金属/正常金属 (HM/NM) 界面时的自旋记忆丢失 (SML) 是一个基本现象，必须 invoking 该现象才能一致地解释大量自旋电子学实验。然而，通过将实验数据拟合到唯象半经典理论（该理论用虚构的体扩散层替换每个界面）所提取的 SML 强度，在微观量子框架和/或材料属性方面尚不清楚。在此，我们使用自旋密度矩阵描述流动的自旋量子态系综，使得 SML 像任何退相干过程一样，通过其非对角元素的衰减或等效地通过极化矢量幅度的减小来测量。通过将该框架与密度泛函理论 (DFT) 相结合，我们检查了嵌入在 Cu/FM/HM/Cu 垂直异质结构中的 Co/Ta、Co/Pt、Co/Cu、Pt/Cu 和 Pt/Au 界面处极化矢量的所有三个分量如何变化。此外，我们使用从头算格林函数计算这些界面周围 FM、HM 和 NM 单层的谱函数和自旋织构，从而量化界面自旋轨道耦合，并解释长期谜题中 SML 的微观起源，例如：为何它在 Co/Cu 界面处非零；为何它在 Pt/Cu 界面处非常大；以及为何它在界面处即使没有无序、互混和磁振子的情况下也会发生。
引用
@article{arxiv.1708.07105,
title = {Spin-memory loss due to spin-orbit coupling at ferromagnet/heavy-metal interfaces: Ab initio spin-density matrix approach},
author = {Kapildeb Dolui and Branislav K. Nikolic},
journal= {arXiv preprint arXiv:1708.07105},
year = {2017}
}
备注
6 pages, 4 figures, PDFLaTeX; published version