論文の概要: Spin current compensation from competing magnon modes in ferrimagnets

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.22315v2
• Date: Thu, 24 Jul 2025 21:49:50 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-28 18:17:32.774061
• Title: Spin current compensation from competing magnon modes in ferrimagnets
• Title（参考訳）: 強磁性体中のマグノンモードからのスピン電流補償
• Authors: Adam B. Cahaya,
• Abstract要約: 反強磁性体は右利きのマグノンモードと左利きのマグノンモードの両方をサポートしている。 左利きモードと右利きモードの競合は、補償温度をもたらす。 モード分解されたスピン輸送の重要な特徴は、単純化され分析的に透明なモデルによって捉えることができる。
• 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: We investigate thermal spin pumping in gadolinium iron garnet (GdIG), focusing on the mode-resolved dynamics of antiferromagnetic magnons and their impact on spin and heat transport. Antiferromagnets support both right-handed and left-handed magnon modes, which we treat as positive and negative frequency branches, analogous to electrons and holes in semiconductors. Using a two-sublattice model with a minimal exchange interaction scheme, we derive the temperature-dependent spin-wave spectrum and evaluate the associated thermal spin pumping coefficients. Our analysis reveals that the competition between left- and right-handed modes gives rise to a compensation temperature, where the net thermally generated spin current vanishes. Importantly, we show that this compensation point does not necessarily coincide with the crossing of magnon dispersion branches. While previous research considers a detailed microscopic model including all magnetic sublattices and exchange couplings, our approach demonstrates that key features of mode-resolved spin transport can be captured by a simplified and analytically transparent model. These findings advance the understanding of spin-caloritronic phenomena in ferrimagnets and offer new perspectives for the design of chiral magnon-based spintronic devices.
• Abstract（参考訳）: ガドリニウム鉄ガーネット(GdIG)の熱スピンポンプについて検討し, 反強磁性マグノンのモード分解ダイナミクスとスピンおよび熱輸送への影響に着目した。 反強磁性体は、半導体中の電子や孔に類似した正および負の周波数分岐として扱う右利きマグノンモードと左利きマグノンモードの両方をサポートする。 交換相互作用を最小化した2層モデルを用いて、温度依存性のスピン波スペクトルを導出し、関連する熱スピンポンピング係数を評価する。 解析の結果,左手モードと右手モードの競合は,純熱発生したスピン電流が消滅する補償温度をもたらすことが明らかとなった。 重要なことに、この補償点はマグノン分散分岐の交差と必ずしも一致しない。 これまでの研究では、すべての磁性基板と交換結合を含む詳細な微視的モデルが検討されているが、本研究は、モード分解スピン輸送の鍵となる特徴を、簡易かつ解析的に透明なモデルで捉えることができることを示した。 これらの知見は、磁性体におけるスピンカロリトロニック現象の理解を前進させ、キラルマグノン系スピントロニクスデバイスの設計に新たな視点を与える。

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