自旋电子学遇见非绝热分子动力学：源于电子开放量子系统的非共线经典磁性的几何自旋转矩与阻尼
介观与纳米尺度物理
2020-10-29 v2 量子物理
摘要
我们分析了一个量子-经典混合系统，其中稳态进动的缓慢经典局域磁矩形成头对头畴壁，嵌入由快速非平衡电子组成的开放量子系统中。电子位于连接宏观库的金属导线内。该模型抓住了自旋电子学中动力学非共线和非共面磁纹理的本质，同时可求得电子系统精确的时间依赖非平衡密度矩阵并将其拆分为四部分贡献。费米面贡献在磁矩上产生耗散（或自旋电子学术语中的阻尼类）自旋转矩，而两个费米海贡献之一产生在绝热区占主导的几何转矩。当与库的耦合减弱时，几何转矩是唯一非零贡献。局域上它同时具有非耗散（或自旋电子学术语中的场类）和阻尼类分量，但后者之和为零，其作用相当于非绝热分子动力学中的几何磁力与电子摩擦的对应物。这种与电流无关的几何转矩在基于 Landau-Lifshitz-Gilbert 方程的广泛使用的微磁学或原子自旋动力学磁化建模中缺失，而先前对费米面型转矩的分析严重低估了其大小。
引用
@article{arxiv.2005.14153,
title = {Spintronics meets nonadiabatic molecular dynamics: Geometric spin torque and damping on noncollinear classical magnetism due to electronic open quantum system},
author = {Utkarsh Bajpai and Branislav K. Nikolic},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.14153},
year = {2020}
}
备注
6 pages, 4 figures