不平衡的自旋状态和特雷赫德辐射在磁异质结构中的产生

{"title":"不平衡的自旋状态和特雷赫德辐射在磁异质结构中的产生","authors":"","doi":"10.34077/rcsp2019-82","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Магнитные гетероструктуры с протекающим по ним спин-поляризованным током являются\nодними из основных объектов исследований в спинтронике и спин-фотонике [1], что cвязано с\nперспективами многочисленных применений в терагерцовой спинтронике [2], трехмерных\nнаномагнитных устройствах [3], запоминающих устройствах и сенсорах [4]. В таких\nгетероструктурах ток, протекающий в магнитном переходе, спин-поляризуется, что может приводить\nк значительному неравновесному накоплению спина в ограниченном объеме ферромагнитного\nматериала. Спин-релаксационные переходы электронов проводимости между спиновыми подзонами\nферромагнетика стимулированы опосредованно через sd-обменное взаимодействие с\nэлектромагнитной волной. Такие спин-флип переходы электронов могут сопровождаться\nиспусканием или поглощением фотонов [5, 6] с частотой, определяемой энергией эффективного\nобменного расщепления спиновых подзон. Для ряда переходов энергия расщепления спиновых\nподзон соответствует энергии фотонов терагерцового диапазона частот, что представляет интерес с\nточки зрения применений гетероструктур как основы компактных терагерцовых источников\nизлучения, в том числе работающих при комнатной температуре.\nВ докладе рассматривается зона проводимости ферромагнитного металла, обменно расщепленная\nна спиновые подзоны с некоторым энергетическим зазором [7, 8]. При этом зона проводимости\nсчитается неравновесной по спину из-за протекающих токов. Показано, что при инжекции спинов\nтоком из одного магнитного слоя (инжектора) в другой (рабочий слой) положение неравновесных\nквазиуровней Ферми (область частот излучения) определяется плотностью протекающего через\nмагнитный контакт тока, углом рассогласования между направлением намагниченности инжектора и\nрабочего слоя, а также их равновесной спиновой поляризацией. Представлено уравнение динамики\nдвижения магнитного момента, усредненного по ансамблю неравновесных спин-инжектированных\nэлектронов в ферромагнитном переходе, с учетом обменного взаимодействия и взаимодействия с\nвнешним электромагнитным полем, а также с термостатом. С использованием формализма матрицы\nплотности рассчитана скорость квантовых переходов электронов с противоположными\nнаправлениями спина, определяющих спиновую релаксацию при взаимодействии с термостатом.\nОбсуждаются модели терагерцовых источников излучения и влияние особенностей спин-флип\nпереходов при релаксации магнитного момента на процессы испускания или поглощения фотонов с\nэнергией, соответствующей энергии эффективного обменного расщепления спиновых подзон, а\nтакже возможности перестройки частоты спин-инжекционного излучения в терагерцовом диапазоне\nчастот.","PeriodicalId":118786,"journal":{"name":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","volume":"27 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2019-05-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":"{\"title\":\"Неравновесные спиновые состояния и генерация терагерцового излучения\\nв магнитных гетероструктурах\",\"authors\":\"\",\"doi\":\"10.34077/rcsp2019-82\",\"DOIUrl\":null,\"url\":null,\"abstract\":\"Магнитные гетероструктуры с протекающим по ним спин-поляризованным током являются\\nодними из основных объектов исследований в спинтронике и спин-фотонике [1], что cвязано с\\nперспективами многочисленных применений в терагерцовой спинтронике [2], трехмерных\\nнаномагнитных устройствах [3], запоминающих устройствах и сенсорах [4]. В таких\\nгетероструктурах ток, протекающий в магнитном переходе, спин-поляризуется, что может приводить\\nк значительному неравновесному накоплению спина в ограниченном объеме ферромагнитного\\nматериала. Спин-релаксационные переходы электронов проводимости между спиновыми подзонами\\nферромагнетика стимулированы опосредованно через sd-обменное взаимодействие с\\nэлектромагнитной волной. Такие спин-флип переходы электронов могут сопровождаться\\nиспусканием или поглощением фотонов [5, 6] с частотой, определяемой энергией эффективного\\nобменного расщепления спиновых подзон. Для ряда переходов энергия расщепления спиновых\\nподзон соответствует энергии фотонов терагерцового диапазона частот, что представляет интерес с\\nточки зрения применений гетероструктур как основы компактных терагерцовых источников\\nизлучения, в том числе работающих при комнатной температуре.\\nВ докладе рассматривается зона проводимости ферромагнитного металла, обменно расщепленная\\nна спиновые подзоны с некоторым энергетическим зазором [7, 8]. При этом зона проводимости\\nсчитается неравновесной по спину из-за протекающих токов. Показано, что при инжекции спинов\\nтоком из одного магнитного слоя (инжектора) в другой (рабочий слой) положение неравновесных\\nквазиуровней Ферми (область частот излучения) определяется плотностью протекающего через\\nмагнитный контакт тока, углом рассогласования между направлением намагниченности инжектора и\\nрабочего слоя, а также их равновесной спиновой поляризацией. Представлено уравнение динамики\\nдвижения магнитного момента, усредненного по ансамблю неравновесных спин-инжектированных\\nэлектронов в ферромагнитном переходе, с учетом обменного взаимодействия и взаимодействия с\\nвнешним электромагнитным полем, а также с термостатом. С использованием формализма матрицы\\nплотности рассчитана скорость квантовых переходов электронов с противоположными\\nнаправлениями спина, определяющих спиновую релаксацию при взаимодействии с термостатом.\\nОбсуждаются модели терагерцовых источников излучения и влияние особенностей спин-флип\\nпереходов при релаксации магнитного момента на процессы испускания или поглощения фотонов с\\nэнергией, соответствующей энергии эффективного обменного расщепления спиновых подзон, а\\nтакже возможности перестройки частоты спин-инжекционного излучения в терагерцовом диапазоне\\nчастот.\",\"PeriodicalId\":118786,\"journal\":{\"name\":\"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»\",\"volume\":\"27 1\",\"pages\":\"0\"},\"PeriodicalIF\":0.0000,\"publicationDate\":\"2019-05-24\",\"publicationTypes\":\"Journal Article\",\"fieldsOfStudy\":null,\"isOpenAccess\":false,\"openAccessPdf\":\"\",\"citationCount\":\"0\",\"resultStr\":null,\"platform\":\"Semanticscholar\",\"paperid\":null,\"PeriodicalName\":\"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»\",\"FirstCategoryId\":\"1085\",\"ListUrlMain\":\"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-82\",\"RegionNum\":0,\"RegionCategory\":null,\"ArticlePicture\":[],\"TitleCN\":null,\"AbstractTextCN\":null,\"PMCID\":null,\"EPubDate\":\"\",\"PubModel\":\"\",\"JCR\":\"\",\"JCRName\":\"\",\"Score\":null,\"Total\":0}","platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-82","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}
引用次数: 0

摘要

自旋极化电流的磁性异质结构是自旋电和自旋光子(1)中的主要研究对象之一,这与特立赫德旋回器(2)、三维纳米磁装置(3)、存储设备和传感器(4)中的许多应用有关。在磁性通道中流动的电流的异质结构中,自旋极化,可能导致严重的不平衡的积累在有限数量的铁磁材料。通过ssd交换磁性波的介质相互作用,spn -放松介导电子之间的导导转移被诱导。这些电子的自旋翻转可能伴随着发射或吸收光子(5、6),频率由有效的自旋子分裂能量决定。在许多变换中,自旋分裂子子空间的能量与特雷赫德频率范围内的光子能量相对应,这引起了人们对异质结构作为紧凑的特雷赫德源(包括室温)的兴趣。报告描述了铁磁金属的传导范围,一个自旋子空间交换,具有一些能量隙(7、8)。然而,由于电流的流动,该区域被认为是不平衡的。显示,通过从一个磁层(注入器)注入到另一个工作层(工作层),非平衡费米亚能级(辐射范围)的位置决定了电流的密度、工作层注入器方向之间的不协调角度以及它们的平衡自旋极化。磁力矩动力学方程是铁磁通道中非平衡自旋注入电子群的平均方程,考虑到外部电磁场和恒温器的相互作用和相互作用。使用矩阵形式化来计算电子与恒温器相互作用时的量子跃迁速率,与自旋方向相反。讨论的是特雷赫兹辐射源的模型以及磁力矩释放或吸收光子的能量,与有效的自旋子分裂能量相对应,以及在特雷赫兹范围内重新排列自旋喷射频率的能力。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
Неравновесные спиновые состояния и генерация терагерцового излучения в магнитных гетероструктурах
Магнитные гетероструктуры с протекающим по ним спин-поляризованным током являются одними из основных объектов исследований в спинтронике и спин-фотонике [1], что cвязано с перспективами многочисленных применений в терагерцовой спинтронике [2], трехмерных наномагнитных устройствах [3], запоминающих устройствах и сенсорах [4]. В таких гетероструктурах ток, протекающий в магнитном переходе, спин-поляризуется, что может приводить к значительному неравновесному накоплению спина в ограниченном объеме ферромагнитного материала. Спин-релаксационные переходы электронов проводимости между спиновыми подзонами ферромагнетика стимулированы опосредованно через sd-обменное взаимодействие с электромагнитной волной. Такие спин-флип переходы электронов могут сопровождаться испусканием или поглощением фотонов [5, 6] с частотой, определяемой энергией эффективного обменного расщепления спиновых подзон. Для ряда переходов энергия расщепления спиновых подзон соответствует энергии фотонов терагерцового диапазона частот, что представляет интерес с точки зрения применений гетероструктур как основы компактных терагерцовых источников излучения, в том числе работающих при комнатной температуре. В докладе рассматривается зона проводимости ферромагнитного металла, обменно расщепленная на спиновые подзоны с некоторым энергетическим зазором [7, 8]. При этом зона проводимости считается неравновесной по спину из-за протекающих токов. Показано, что при инжекции спинов током из одного магнитного слоя (инжектора) в другой (рабочий слой) положение неравновесных квазиуровней Ферми (область частот излучения) определяется плотностью протекающего через магнитный контакт тока, углом рассогласования между направлением намагниченности инжектора и рабочего слоя, а также их равновесной спиновой поляризацией. Представлено уравнение динамики движения магнитного момента, усредненного по ансамблю неравновесных спин-инжектированных электронов в ферромагнитном переходе, с учетом обменного взаимодействия и взаимодействия с внешним электромагнитным полем, а также с термостатом. С использованием формализма матрицы плотности рассчитана скорость квантовых переходов электронов с противоположными направлениями спина, определяющих спиновую релаксацию при взаимодействии с термостатом. Обсуждаются модели терагерцовых источников излучения и влияние особенностей спин-флип переходов при релаксации магнитного момента на процессы испускания или поглощения фотонов с энергией, соответствующей энергии эффективного обменного расщепления спиновых подзон, а также возможности перестройки частоты спин-инжекционного излучения в терагерцовом диапазоне частот.
求助全文
通过发布文献求助,成功后即可免费获取论文全文。 去求助
来源期刊
自引率
0.00%
发文量
0
×
引用
GB/T 7714-2015
复制
MLA
复制
APA
复制
导出至
BibTeX EndNote RefMan NoteFirst NoteExpress
×
提示
您的信息不完整,为了账户安全,请先补充。
现在去补充
×
提示
您因"违规操作"
具体请查看互助需知
我知道了
×
提示
确定
请完成安全验证×
copy
已复制链接
快去分享给好友吧!
我知道了
右上角分享
点击右上角分享
0
联系我们:info@booksci.cn Book学术提供免费学术资源搜索服务,方便国内外学者检索中英文文献。致力于提供最便捷和优质的服务体验。 Copyright © 2023 布克学术 All rights reserved.
京ICP备2023020795号-1
ghs 京公网安备 11010802042870号
Book学术文献互助
Book学术文献互助群
群 号:481959085
Book学术官方微信