超薄磁性双层膜中的自旋交换输运与力矩

本文从理论上研究了由铁磁体和正常金属组成的无序超薄磁性双层膜（通常用于自旋泵浦、自旋 Seebeck 和自旋轨道力矩实验）中的平面自旋输运。利用一个将外在自旋霍尔效应、自旋交换和自旋弛豫同等处理的紧束缚模型，我们表明自旋轨道耦合输运的性质强烈依赖于层厚 $d$ 与平均自由程 $\lambda$ 之比。自旋霍尔效应在扩散极限 ($d\gg\lambda$) 占主导，而自旋交换在克努森区 ($d\lesssim\lambda$) 占主导。一个显著结果是，施加在铁磁体上的自旋轨道力矩的对称性在两种机制下完全不同。