Спиновая накачка

Спиновая накачка — это динамическая генерация чистого спинового тока за счет когерентной прецессии магнитных моментов , которая может эффективно инжектировать спин из магнитного материала в соседний немагнитный материал. Немагнитный материал обычно обладает спиновым эффектом Холла , который может преобразовать инжектируемый спиновый ток в зарядное напряжение легко обнаруживаемое . Эксперимент по спиновой накачке обычно требует электромагнитного облучения , чтобы вызвать магнитный резонанс , который преобразует энергию и угловые моменты электромагнитных волн (обычно микроволн ) в магнитную динамику , а затем в электроны, что позволяет осуществлять электронное обнаружение электромагнитных волн. Работу устройства спиновой накачки можно рассматривать как аналог аккумулятора . спинтронный

Спиновая накачка включает в себя эффект переменного тока и эффект постоянного тока:

• Эффект переменного тока генерирует спиновый ток, который колеблется на той же частоте, что и микроволновый источник.
• Эффект постоянного тока требует, чтобы магнитная динамика была поляризована по кругу или эллиптически , тогда как линейные колебания могут генерировать только компонент переменного тока.
• Оба эффекта приводят к общему увеличению эффективного магнитного демпфирования .

Спиновая накачка в ферромагнетиках

Спиновый ток, накачиваемый в соседний слой прецессирующим магнитным моментом, определяется выражением

${\vec {j}}_{s}={\hbar \over {4\pi }}g^{\uparrow \downarrow }{1 \over M_{S}^{2}}\langle {\vec {M}}(t)\times {{d{\vec {M}}(t))} \over {dt}}\rangle$

где ${\vec {j}}_{s}$ - спиновый ток (вектор указывает ориентацию спина, а не направление тока), $g^{\uparrow \downarrow }$ – проводимость спинового смешения, характеризующая спиновую прозрачность границы раздела, $M_{S}$ – намагниченность насыщения, а ${\vec {M}}(t)$ – это зависящая от времени ориентация момента.

Также изучаются оптические, микроволновые и электрические методы. Эти устройства могут быть использованы для маломощной передачи данных в спинтроники. устройствах или для передачи электрических сигналов через изоляторы.

Спиновая накачка в антиферромагнетиках

Спиновая накачка в антиферромагнетиках не исчезает, поскольку антипараллельные магнитные моменты вносят конструктивный, а не деструктивный вклад в спиновый ток, который был теоретически предсказан в 2014 году. Поскольку частота антиферромагнитного резонанса намного выше, чем у ферромагнитного резонанса , спиновая накачка в антиферромагнетиках может быть использована для изучения электромагнитных сигналов в субтерагерцовом и терагерцовом режиме, что было продемонстрировано двумя независимыми экспериментами в 2020 году.

Помимо более высокой частоты, спиновая накачка в антиферромагнетиках отличается киральной степенью свободы магнитной динамики, которой нет в ферромагнетиках. Например, спиновые токи, накачиваемые левыми и правыми резонансными модами, противоположны по направлению.

См. также

• Спинтроника
• Спиновая волна
• Эффект спин-холла