非共线磁性多层膜中超扩散自旋输运理论
介观与纳米尺度物理
2023-05-24 v1
摘要
飞秒激光脉冲在薄金属层中诱导的超快退磁，是由自旋极化热电子电流的流出引起的，可用超扩散输运模型描述。这些激光产生的自旋电流可穿过界面进入另一磁性层，并在具有非共线磁化的磁性自旋阀中引发磁化动力学。为描述此类纳米结构中的超快输运与自旋动力学，我们在此发展了适用于一般非共线磁性多层膜的超扩散理论。具体而言，我们引入具有非共线 Ni 和 Fe 磁矩的 Al/Ni/Ru/Fe/Ru 多层系统，并分析超快退磁与自旋转移转矩如何依赖于非共线性。我们采用第一性原理计算来求得多层膜界面处热电子的依赖于自旋与能量的透射率。考虑界面处的多重电子散射及间隔层中的自旋混合，我们发现 Ni 层的激光诱导退磁与 Fe 层的磁化变化强烈依赖于它们磁化之间的夹角。类似地，Ni 和 Fe 层上的自旋转移转矩以及 Ni 和 Fe 层中吸收的总自旋动量被发现随非共线程度显著变化。这些结果表明，改变磁性多层膜中的非共线程度可有效控制热电子自旋输运，这可能为实现快速的激光驱动自旋电子器件开辟途径。
引用
@article{arxiv.2212.12961,
title = {Theory of superdiffusive spin transport in noncollinear magnetic multilayers},
author = {Pavel Baláž and Maciej Zwierzycki and Francesco Cosco and Karel Carva and Pablo Maldonado and Peter M. Oppeneer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.12961},
year = {2023}
}
备注
14 pages, 9 figures