Введение
Спин-насосы - это динамическое генерирование чистого спинового тока путем когерентного прецессионного магнитного момента, который может эффективно вводить спин из магнитного материала в соседний немагнитный материал. Немагнитный материал обычно содержит спиновый эффект Холла, который может преобразовывать впрыскиваемый спиновый ток в зарядное напряжение, легко обнаруживаемое. Для эксперимента с спиновым насосом обычно требуется электромагнитное облучение для индуцирования магнитного резонанса, который преобразует энергию и угловые моменты от электромагнитных волн (обычно микроволн) в магнитную динамику, а затем в электроны, что позволяет электронное обнаружение электромагнитных волн. Устройство для работы спинового насоса можно рассматривать как спинтронический аналог аккумулятора. Спин-насос включает в себя эффект переменного тока и постоянного тока: эффект переменного тока генерирует спиновый ток, который колеблется на той же частоте, что и источник микроволновых волн. Для эффекта постоянного тока требуется, чтобы магнитная динамика была циркулярно поляризованной или эллиптически поляризованной, тогда как линейная осцилляция может генерировать только компонент переменного тока. Оба эффекта приводят к увеличению эффективного магнитного амортизации.
Spin pumping is the dynamical generation of pure spin current by the coherent precession of magnetic moments, which can efficiently inject spin from a magnetic material into an adjacent non magnetic material. The non magnetic material usually hosts the spin Hall effect that can convert the injected spin current into a charge voltage easy to detect. A spin pumping experiment typically requires electromagnetic irradiation to induce magnetic resonance, which converts energy and angular momenta from electromagnetic waves (usually microwaves) to magnetic dynamics and then to electrons, enabling the electronic detection of electromagnetic waves. The device operation of spin pumping can be regarded as the spintronic analog of a battery. Spin pumping involves an AC effect and a DC effect:
The AC effect generates a spin current that oscillates at the same frequency with the microwave source. The DC effect requires that the magnetic dynamic is circularly polarized or elliptically polarized, whereas a linear oscillation can only generate an AC component. Both effects result in a net enhancement of the effective magnetic damping.
Спин-помп в ферромагнетах
Спинный ток, прокачиваемый в соседний слой прецессирующим магнитным моментом, дается этими устройствами могут быть использованы для передачи данных низкой мощности в спинтронических устройствах или для передачи электрических сигналов через изоляторы.
Спин-помп в антиферомагнетах
Спин-насосы в антиферромагнитных материалах не исчезают, потому что антипараллельные магнитные моменты способствуют конструктивному, а не разрушительному спин-току, который был теоретически предсказан в 2014 году. Поскольку частота антиферромагнитного резонанса намного выше, чем у ферромагнитного резонанса, спиновый насос в антиферромагнетах может быть использован для изучения электромагнитных сигналов в режиме суб-терагерц и терагерц, что было продемонстрировано двумя независимыми экспериментами в 2020 году. Помимо более высокой частоты, спиновый насос в антиферомагнетах характеризуется степенью свободы хиральности магнитной динамики, которой нет в ферромагнетах. Например, спиновые токи, накачиваемые леворукими и праворукими резонансными режимами, противоположны по направлению.