激光诱导太赫兹自旋电流从转矩介导到传导电子介导输运的转变
介观与纳米尺度物理
2022-05-13 v2
摘要
自旋输运对于未来工作带宽高达太赫兹（THz）范围的自旋电子器件至关重要。在由铁磁/亚铁磁层 F 和正常金属层 N 构成的 F|N 薄膜叠层中，自旋输运由（1）自旋极化传导电子和/或（2）电子自旋间的转矩所介导。为识别从（1）到（2）的 crossover，我们研究了 F|Pt 叠层中的激光驱动自旋电流，其中 F 由具有不同电导率程度的模型材料组成。对于磁性绝缘体 YIG、GIG 和磁赤铁矿，观察到相同的动力学。它源于 THz 界面自旋塞贝克效应（SSE），完全由金属层中的电子弛豫决定，并给出了 GIG/Pt 界面的自旋混合电导估计。值得注意的是，在半金属亚铁磁体 Fe3O4（磁铁矿）中，我们的测量揭示了两个方向相反的自旋电流分量。较慢的正分量表现出 SSE 动力学，并被归因于 Fe3O4 的 A 和 B 自旋子晶格的转矩型磁子激发。较快的负分量源于热自旋电子效应，并可一致地归因于 e 子晶格少数自旋跳跃电子的超快退磁。该观察支持了 Fe3O4 的磁电子模型。总体而言，我们的结果为无接触分离转矩介导和传导电子介导的自旋电流提供了新途径。
引用
@article{arxiv.2110.05462,
title = {Transition of laser-induced terahertz spin currents from torque- to conduction-electron-mediated transport},
author = {Pilar Jiménez-Cavero and Oliver Gueckstock and Lukáš Nádvorník and Irene Lucas and Tom S. Seifert and Martin Wolf and Reza Rouzegar and Piet W. Brouwer and Sven Becker and Gerhard Jakob and Mathias Kläui and Chenyang Guo and Caihua Wan and Xiufeng Han and Zuanming Jin and Hui Zhao and Di Wu and Luis Morellón and Tobias Kampfrath},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.05462},
year = {2022}
}