SPIN‑ORBIT COUPLING MEDIATED SIZE EFFECTS IN MAGNETORESISTANCE OF Ta NANOLAYERS

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The theory of size effects in the magnetoresistance of thin films of normal metals due to spin‑orbit interaction, which takes into account the surface scattering of conduction electrons with spin reversal, has been constructed. Experimental studies of structural and galvanomagnetic properties of β‑tantalum thin films of different thicknesses prepared by magnetron sputtering have been carried out. Based on the analysis of experimental data within the framework of the constructed theory, estimates of the spin diffusion length, spin relaxation time, and spin Hall angle for β‑tantalum thin films were made.

About the authors

V. V. Ustinov

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences;Yeltsin Ural Federal University, Institute of Natural Sciences and Mathematics

Email: ustinov@imp.uran.ru
Russian Federation, 620137, Ekaterinburg; 620002, Ekaterinburg

L. I. Naumova

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences;Yeltsin Ural Federal University, Institute of Natural Sciences and Mathematics

Email: ustinov@imp.uran.ru
Russian Federation, 620137, Ekaterinburg; 620002, Ekaterinburg

R. S. Zavornitsyn

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences;Yeltsin Ural Federal University, Institute of Natural Sciences and Mathematics

Email: ustinov@imp.uran.ru
Russian Federation, 620137, Ekaterinburg; 620002, Ekaterinburg

I. A. Yasyulevich

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

Email: ustinov@imp.uran.ru
Russian Federation, 620137, Ekaterinburg

I. K. Maksimova

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

Email: ustinov@imp.uran.ru
Russian Federation, 620137, Ekaterinburg

T. P. Krinitsina

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

Email: ustinov@imp.uran.ru
Russian Federation, 620137, Ekaterinburg

A. Yu. Pavlova

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

Email: ustinov@imp.uran.ru
Russian Federation, 620137, Ekaterinburg

V. V. Proglyado

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

Email: ustinov@imp.uran.ru
Russian Federation, 620137, Ekaterinburg

M. A. Milyaev

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences;Yeltsin Ural Federal University, Institute of Natural Sciences and Mathematics

Author for correspondence.
Email: ustinov@imp.uran.ru
Russian Federation, 620137, Ekaterinburg; 620002, Ekaterinburg

References

  1. М. И. Дьяконов, В. И. Перель, Письма в ЖЭТФ13, 657 (1971).
  2. M. I. Dyakonov and V. I. Perel, Phys. Lett. A 35, 459 (1971).
  3. J.-N. Chazalviel, Phys. Rev. B 11, 3918 (1975).
  4. J. E. Hirsch, Phys. Rev. Lett. 83, 1834 (1999).
  5. S. Zhang, Phys. Rev. Lett. 85, 393 (2000).
  6. A. Hoffmann, IEEE Trans. Magn. 49, 5172 (2013).
  7. Y. Niimi and Y. Otani, Rep. Prog. Phys. 78, 124501 (2015).
  8. J. Sinova, S. O. Valenzuela, J. Wunderlich, C. H.Back, and T. Jungwirth, Rev. Mod. Phys. 87, 1213 (2015).
  9. Spin Physics in Semiconductors, ed. by M. I. Dyakonov, Springer International Publishing, Cham (2017), p. 532.
  10. Y. K. Kato, R. C. Myers, A. C. Gossard, and D. D. Awschalom, Science 306, 1910 (2004).
  11. J. Wunderlich, B. Kaestner, J. Sinova, and T.Jungwirth, Phys. Rev. Lett. 94, 047204 (2005).
  12. S. O. Valenzuela and M. Tinkham, Nature 442, 176 (2006).
  13. T. Kimura, Y. Otani, T. Sato, S. Takahashi, and S. Maekawa, Phys. Rev. Lett. 98, 156601 (2007).
  14. T. Seki, Y. Hasegawa, S. Mitani, S. Takahashi, H.Imamura, S. Maekawa, J. Nitta, and K. Takanashi, Nat. Mater. 7, 125 (2008).
  15. Y. Niimi, H. Suzuki, Y. Kawanishi, Y. Omori, T.Valet, A. Fert, and Y. Otani, Phys. Rev. B 89, 054401 (2014).
  16. A. Manchon, J. Zelezny, I. M. Miron, T. Jungwirth,J. Sinova, A. Thiaville, K. Garello, and P. Gambardella, Rev. Mod. Phys. 91, 035004 (2019).
  17. Y. Cao, G. Xing, H. Lin, N. Zhang, H. Zheng, andK. Wang, iScience 23, 101614 (2020).
  18. K. Ando, Proc. Jpn. Acad., Ser. B 97, 499 (2021).
  19. D. Go, D. Jo, H.-W. Lee, M. Klaui, and Y. Mokrousov, Europhys. Lett. 135, 37001 (2021).
  20. R. Ramaswamy, J. M. Lee, K. Cai, and H. Yang,Appl. Phys. Rev. 5, 031107 (2018).
  21. A. Meo, C. E. Cronshaw, S. Jenkins, A. Lees, and R. F. L. Evans, J. Phys. Condens. Matter. 35, 025801 (2023).
  22. A. A. Stashkevich, Изв. высших учебных заведений России. Радиоэлектроника [J. of the Russian Universities. Radioelectronics] 22, 45 (2019).
  23. M. I. Dyakonov, Phys. Rev. Lett. 99, 126601 (2007).
  24. S. Velez, V. N. Golovach, A. Bedoya-Pinto, M.Isasa, E. Sagasta, M. Abadia, C. Rogero, L. E. Hueso, F. S. Bergeret, and F. Casanova, Phys. Rev. Lett. 116, 016603 (2016).
  25. H. Wu, X. Zhang, C. H. Wan, B. S. Tao, L. Huang,W. J. Kong, and X. F. Han, Phys. Rev. B 94, 174407 (2016).
  26. J. Li, A. H. Comstock, D. Sun, and X. Xu, Phys.Rev. B 106, 184420 (2022).
  27. В. В. Устинов, И. А. Ясюлевич, Физика Металлов и Металловедение 121, 257 (2020).
  28. V. V. Ustinov and I. A. Yasyulevich, Phys. Rev. B102, 134431 (2020).
  29. В. В. Окулов, В. В. Устинов, Физика Металлов и Металловедение 44, 43 (1977).
  30. В. В. Устинов, ТМФ 44, 387 (1980).
  31. J. D. Zuo, Y. Q. Wang, K. Wu, J. Y. Zhang, G.Liu, and J. Sun, Scr. Mater. 212, 114582 (2022).
  32. M. Magnuson, G. Greczynski, F. Eriksson, L.Hultman, and H. Hogberg, Appl. Surf. Sci. 470, 607 (2019).
  33. E. A. I. Ellis, M. Chmielus, and S. P. Baker, Acta.Mater. 150, 317 (2018).
  34. R. Yu, B. F. Miao, L. Sun, Q. Liu, J. Du, P.Omelchenko, B. Heinrich, M. Wu, and H. F. Ding, Phys. Rev. Mater. 2, 074406 (2018).
  35. D. Qu, S. Y. Huang, B. F. Miao, S. X. Huang, and C. L. Chien, Phys. Rev. B 89, 140407 (2014).
  36. B. M. S. Bist and O. N. Srivastava, Thin SolidFilms 18, 71 (1973).
  37. P. A. Lee and T. V. Ramakrishnan, Rev. Mod.Phys. 57, 287 (1985).
  38. J. H. Mooij, Phys. Status Solidi A 17, 521 (1973).
  39. N. Schwartz, W. A. Reed, P. Polash, and M. H.Read, Thin Solid Films 14, 333 (1972).
  40. M. A. Angadi, J. Mater. Sci. 20, 761 (1985).
  41. M. Morota, Y. Niimi, K. Ohnishi, D. H. Wei, T.Tanaka, H. Kontani, T. Kimura, and Y. Otani, Phys. Rev. B 83, 174405 (2011).
  42. C. Fang, C. H. Wan, B. S. Yang, J. Y. Qin, B. S.Tao, H. Wu, X. Zhang, X. F. Han, A. Hoffmann, X. M. Liu, and Z. M. Jin, Phys. Rev. B 96, 134421 (2017).
  43. Y. Saito, N. Tezuka, S. Ikeda, and T. Endoh, AIPAdv. 11, 025007 (2021).
  44. C. Hahn, G. de Loubens, O. Klein, M. Viret, V.V. Naletov, and J. Ben Youssef, Phys. Rev. B 87, 174417 (2013).
  45. Y. Wang, P. Deorani, X. Qiu, J. H. Kwon, and H.Yang, Appl. Phys. Lett. 105, 152412 (2014).
  46. J. T. Brangham, K.-Y. Meng, A. S. Yang, J. C.Gallagher, B. D. Esser, S. P. White, S. Yu, D. W. McComb, P. C. Hammel, and F. Yang, Phys. Rev. B 94, 054418 (2016).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».