論文の概要: High-harmonic generation in spin and charge current pumping at
ferromagnetic or antiferromagnetic resonance in the presence of spin-orbit
coupling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.14685v3
- Date: Thu, 15 Dec 2022 01:48:32 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-02 23:17:44.873595
- Title: High-harmonic generation in spin and charge current pumping at
ferromagnetic or antiferromagnetic resonance in the presence of spin-orbit
coupling
- Title（参考訳）: スピン軌道結合の存在下での強磁性または反強磁性共鳴におけるスピンおよび電荷電流ポンプの高調波発生
- Authors: Jalil Varela Manjarres, Branislav K. Nikolic
- Abstract要約: スピントロニクスのグラインドストーン効果は、周波数で着実に進行する動的磁化によるスピンポンピングである。
ここでは、スピンポンプの予期せぬ特徴を予測するために、「標準モデル」アプローチ、時間依存非平衡グリーン関数(NEGF)およびフロケ-NEGFより一般的な手法を用いる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: One of the cornerstone effects in spintronics is spin pumping by dynamical
magnetization that is steadily precessing (around, e.g., the $z$-axis) with
frequency $\omega_0$, due to absorption of low-power microwaves of frequency
$\omega_0$ under the resonance conditions and in the absence of any applied
bias voltage. The two-decades-old "standard model" of this effect, based on the
scattering theory of adiabatic quantum pumping, predicts that component
$I^{S_z}$ of spin current vector $\big( I^{S_x}(t),I^{S_y}(t),I^{S_z} \big)
\propto \omega_0$ is time-independent while $I^{S_x}(t)$ and $I^{S_y}(t)$
oscillate harmonically in time with a single frequency $\omega_0$; whereas
pumped charge current is zero $I \equiv 0$ in the same adiabatic $\propto
\omega_0$ limit. Here we employ more general than "standard model" approaches,
time-dependent nonequilibrium Green's function (NEGF) and Floquet-NEGF, to
predict unforeseen features of spin pumping -- precessing localized magnetic
moments within ferromagnetic metal (FM) or antiferromagnetic metal (AFM), whose
conduction electrons are exposed to spin-orbit coupling (SOC) of either
intrinsic or proximity origin, will pump both spin $I^{S_\alpha}(t)$ and charge
$I(t)$ currents. All four of these functions harmonically oscillate in time at
both even an odd integer multiples $N\omega_0$ of the driving frequency
$\omega_0$. The cutoff order of such high-harmonics increases with SOC
strength, reaching $N_\mathrm{max} \simeq 11$ in the chosen-for-demonstration
one-dimensional FM or AFM models. Higher cutoff $N_\mathrm{max} \simeq 25$ can
be achieved in realistic two-dimensional (2D) FM models defined on the
honeycomb lattice, where we provide prescription on how to realize them using
2D magnets and their heterostructures.
- Abstract（参考訳）: スピントロニクスのグラウンストーン効果の1つは、共鳴条件下での周波数$\omega_0$の低電力マイクロ波の吸収と任意の印加バイアス電圧の欠如により、周波数$\omega_0$の(例えば$z$-axis)が着実に進行する動的磁化によるスピンポンピングである。
この効果の2次元の「標準モデル」は、断熱量子ポンプの散乱理論に基づいており、スピン電流ベクトルの成分 $i^{s_z}$ が$\big(i^{s_x}(t),i^{s_y}(t),i^{s_z} \big) \propto \omega_0$ が時間非依存であるのに対して、$i^{s_x}(t)$ と $i^{s_y}(t)$ は1つの周波数 $\omega_0$ で調和的に振動することを予測している。
ここでは、「標準モデル」アプローチや時間依存的非平衡グリーン関数(NEGF)やフロケ-NEGF(Floquet-NEGF)よりも一般的な手法を用いて、スピンポンピングの予期せぬ特徴(強磁性金属(FM)または反強磁性金属(AFM)内の局所化磁気モーメント)を予測し、導電電子は内在的または近接的起源のスピン軌道カップリング(SOC)に晒され、スピン$I^{S_\alpha}(t)$およびチャージ$I(t)$電流の両方を励起する。
これら4つの関数はすべて、奇数倍数でも駆動周波数の$n\omega_0$の時間に調和的に振動する。
このような高調波の遮断次数はSOC強度とともに増加し、選択された1次元FMまたはAFMモデルにおいて$N_\mathrm{max} \simeq 11$に達する。
高いカットオフ $n_\mathrm{max} \simeq 25$ はハニカム格子上で定義される現実的な2次元(2d)fmモデルで達成でき、2d磁石とそのヘテロ構造を用いてそれらを実現する方法を処方する。
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