Peredacha spinovogo momenta i nelineynyy kvantovyy elektronnyy transport v kiral'nykh gelimagnetikakh

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

We construct a nonlinear theory of electric resistance of chiral helimagnets, in which the shape changes and the magnetization spiral starts rotating during the passage of electric current due to the spin transfer torque effect. It is shown that the rotation of the spin spiral under the action of the passing current, the electric resistance of the helimagnet is always lower than the resistance of a helimagnet in which the spin spiral is stationary. It is found that the current–voltage characteristic of the helimagnet in the presence of the spin transfer torque from the conduction electron system to the system of localized electrons can be essentially nonlinear. The possibility of the spin electric bistability effect in helimagnets is predicted for the situation when the spin contribution to electric resistance of a helimagnet can take two different values for the same value of the current passing through it. The possibility of realization of states with a negative differential resistance in helimagnets is demonstrated.

Авторлар туралы

V. Ustinov

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences; Institute of Natural Sciences and Mathematics, Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsyn

Email: ustinov@imp.uran.ru
620137, Yekaterinburg, Russia; 620002, Yekaterinburg, Russia

I. Yasyulevich

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: yasyulevich@imp.uran.ru
620137, Yekaterinburg, Russia

Әдебиет тізімі

  1. W. Gerlach and O. Stern, Z. Phys. 9, 349 (1922).
  2. Ю. А. Изюмов, УФН 144, 439 (1984).
  3. T. Kimura, Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 3, 93 (2012).
  4. Y. Togawa, Y. Kousaka, K. Inoue, and J.-i. Kishine, J. Phys. Soc. Jpn. 85, 112001 (2016).
  5. В. В. Устинов, И. А. Ясюлевич, Физика металлов и металловедение, 121, 257 (2020).
  6. V. V. Ustinov and I. A. Yasyulevich, Phys. Rev. B 102, 134431 (2020).
  7. D. W. Boys and S. Legvold, Phys. Rev. 174, 377 (1968).
  8. T. Yokouchi, N. Kanazawa, A. Kikkawa, D. Morikawa, K. Shibata, T. Arima, Y. Taguchi, F. Kagawa, and Y. Tokura, Nat.Commun. 8, 866 (2017).
  9. R. Aoki, Y. Kousaka, and Y. Togawa, Phys. Rev. Lett. 122, 057206 (2019).
  10. N. Jiang, Y. Nii, H. Arisawa, E. Saitoh, and Y. Onose, Nat.Commun. 11, 1601 (2020).
  11. N. Jiang, Y. Nii, H. Arisawa, E. Saitoh, J. Ohe, and Y. Onose, Phys. Rev. Lett. 126, 177205 (2021).
  12. L. I. Naumova, M. A. Milyaev, R. S. Zavornitsyn, T. P. Krinitsina, V. V. Proglyado, and V. V. Ustinov, Current Applied Physics 19, 1252 (2019).
  13. Л. И. Наумова, М. А. Миляев, Р. С. Заворницын, Т. П. Криницина, Т. А. Чернышова, В. В. Проглядо, В. В. Устинов, Физика металлов и металловедение 120, 464 (2019).
  14. R. S. Zavornitsyn, L. I. Naumova, M. A. Milyaev, M. V. Makarova, V. V. Proglyado, I. K. Maksimova, and V. V. Ustinov, Current Applied Physics 20, 1328 (2020).
  15. Р. С. Заворницын, Л. И. Наумова, М. А. Миляев, М. В. Макарова, Т. П. Криницина, В. В. Проглядо, В. В. Устинов, Физика металлов и металловедение 121, 688 (2020).
  16. В. В. Устинов, М. А. Миляев, Л. И. Наумова, Р. С. Заворницын, Т. П. Криницина, В. В. Проглядо, Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования 12, 26 (2021).
  17. L. I. Naumova, R. S. Zavornitsyn, M. A. Milyaev, M. V. Makarova, V. V. Proglyado, and V. V. Ustinov, IEEE Transactions on Nanotechnology 20, 866 (2021).
  18. Л. И. Наумова, Р. С. Заворницын, М. А. Миляев, М. В. Макарова, В. В. Проглядо, В. В. Устинов, Физика металлов и металловедение 122, 581 (2021).
  19. Л. И. Наумова, Р. С. Заворницын, М. А. Миляев, М. В. Макарова, В. В. Проглядо, А. С. Русалина, В. В. Устинов, Физика металлов и металловедение 123, 1011 (2022).
  20. O. Wessely, B. Skubic, and L. Nordstrom, Phys. Rev. Lett. 96, 256601 (2006).
  21. K. Goto, H. Katsura, and N. Nagaosa, arXiv:0807.2901.
  22. S. K. Kudtarkar, Phys. Lett. A 374, 366 (2009).
  23. J. Iwasaki, M. Mochizuki, and N. Nagaosa, Nat.Commun. 4, 1463 (2013).
  24. K. M. D. Hals and A. Brataas, Phys. Rev. B 87, 174409 (2013).
  25. V. V. Ustinov and I. A. Yasyulevich, Phys. Rev. B 106, 064417 (2022).
  26. J. Masell, X. Yu, N. Kanazawa, Y. Tokura, and N. Nagaosa, Phys. Rev. B 102, 180402(R) (2020).
  27. Y. Takeuchi, Y. Yamane, J. Yoon, R. Itoh, B. Jinnai, S. Kanai, J. Ieda, S. Fukami, and H. Ohno, Nat. Mater. 20, 1364 (2021).
  28. С. В. Вонсовский, Магнетизм, Наука, Москва (1971), c. 1032.
  29. J.-i. Kishine and A. S. Ovchinnikov, Solid State Phys. 66, 1 (2015).
  30. А. Н. Серьезнов Л. Н. Степанова, С. А. Гаряинов, С. В. Гагин, О. Н. Негоденко, Н. А. Филинюк, Ф. Д. Касимов, Негатроника, Новосибирское отделение издательства Наука, Новосибирск (1995), с. 315.
  31. N. A. Filinyuk and A. A. Lazarev, AEU - International Journal of Electronics and Communications 68, 172 (2014).
  32. S. Budhathoki, A. Sapkota, K. M. Law, S. Ranjit, B. Nepal, B. D. Hoskins, A. S. Thind, A. Y. Borisevich, M. E. Jamer, T. J. Anderson, A. D. Koehler, K. D. Hobart, G. M. Stephen, D. Heiman, T. Mewes, R. Mishra, J. C. Gallagher, and A. J. Hauser, Phys. Rev. B 101, 220405(R) (2020).
  33. M. Tsoi, R. E. Fontana, and S. S. P. Parkin, Appl. Phys. Lett. 83, 2617 (2003).
  34. A. Yamaguchi, T. Ono, S. Nasu, K. Miyake, K. Mibu, and T. Shinjo, Phys. Rev. Lett. 92, 077205 (2004).
  35. M. Klaui, P.-O. Jubert, R. Allenspach, A. Bischof, J. A. C. Bland, G. Faini, U.Rudiger, C. A. F. Vaz, L. Vila, and C. Vouille, Phys. Rev. Lett. 95, 026601 (2005).
  36. Y. Togawa, T. Kimura, K. Harada, T. Akashi, T. Matsuda, A. Tonomura, and Y. Otani, Jpn. J. Appl. Phys. 45, L683 (2006).
  37. M. Hayashi, L. Thomas, C. Rettner, R. Moriya, Y. B. Bazaliy, and S. S. P. Parkin, Phys. Rev. Lett. 98, 037204 (2007).
  38. M. Hayashi, L. Thomas, R. Moriya, C. Rettner, S. S. P. Parkin, Science 320, 209 (2008).
  39. X. Zhang, Y. Zhou, K. M. Song, T.-E. Park, J. Xia, M. Ezawa, X. Liu, W. Zhao, G. Zhao, and S. Woo, J. Phys.: Condens. Matter 32, 143001 (2020).

© Russian Academy of Sciences, 2023

Осы сайт cookie-файлдарды пайдаланады

Біздің сайтты пайдалануды жалғастыра отырып, сіз сайттың дұрыс жұмыс істеуін қамтамасыз ететін cookie файлдарын өңдеуге келісім бересіз.< / br>< / br>cookie файлдары туралы< / a>