根据热力学的基本原理,热量会流从一个温暖寒冷的地区。精确的方式热量流动的性质取决于励磁的系统中,传输能量。一个著名的例子是热电效应,夫妻热流与充电电流。热电材料广泛应用在温度计和热电发电机。自旋caloritronics(从液态气体,热的拉丁词)是另一个例子,它结合了自旋电子学的热流。在旋转caloritronic系统热电流与自旋电流由电子或磁振子(spin-waves),扩展了输运理论的研究从导体绝缘的各种磁性材料。下图描述了电荷之间的关系,自旋,热流。
我们组的研究主要集中在理论研究旋转caloritronics磁振子的贡献,比如纵向旋转塞贝克效应(LSSE)和马侬姑娘能斯特效应(外资企业)。旋转塞贝克效应、塞贝克效应的模拟电压的结果从一个温度梯度(橙色箭头下面)应用于系统驱动电流自旋,Js。自旋电流、Js、进而产生电荷流(蓝色箭头),产生一个电压。在LSSE温度梯度驱动一个平行(相对于横向)磁振子电流磁绝缘体。当导体的原子大原子质量(自旋轨道耦合大)支持在磁性材料,导体和绝缘体之间的界面耦合角动量转移磁振子导体中电子的自旋电流,进而产生电电压,V,通过逆自旋霍尔效应(盼望),如图右边下方。
自旋caloritronics LSSE越来越重要,因为它允许直接从热量和一代的自旋电流提供了一个新颖的路线热电代诱导的盼望。后的第一个实验观察LSSE钇铁石榴石/ Pt系统的现象学Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG)方程被用来描述LSSE的物理学。然而,微观描述magnon-electron交互的接口不是完全理解,和仍然是一个主题的调查,包括理论的努力我们组(1]。
另一种方法来生成一个自旋电流与热流通过马侬姑娘能斯特效应(外资企业),magnonic版本的反常能斯特效应,温度梯度产生一个横向磁振子电流磁绝缘体。(见下图)。这个大厅旋转运输的关键因素是不对称Dzyaloshinskii-Moriya交互(DMI),从而导致净动量空间贝瑞曲率在磁振子波函数对所有磁振子模式求和,因此会导致非零横向旋转电流。因此这种效应提供了一个探针磁振子带拓扑的由于其灵敏度贝瑞曲率。另一方面,外资企业并不依赖于净的绝缘体,但拓扑性质的材料,这表明反铁磁性物质与零净力矩可以作为有效的旋转发电机和提供一个有前途的平台来探索小说caloritronic效果。
从上面的讨论和数据很明显,自旋传输的详细描述在磁铁的接口/金属LSSE至关重要的生成温度梯度的盼望应用于磁系统。大多数理论研究到目前为止已经假定一个各向同性(Heisenberg-type)磁交换接口交互。然而,这忽略了旋轨道耦合界面,这通常会导致一个各向异性磁交换。这个磁各向异性有重要意义的自旋电流传输接口。此外,水晶切割界面层的磁场也有重要的启示的自旋注入non-collinear磁订单时。在下面的图中,一个颜色范围的情节注入spin-current密度,工业区,显示表面的晶体取向[111](左)和[100](右)。在这里,kBT米=5J/8日,kBT我=J/2,Jij=J,|DM / J|是散装的耦合系数,| DM / J|界面的耦合比。S = 1/2是当地自旋的大小。结果是最近发布的小组成员(2]。
我们最近报道的电检测室温磁化斜交反铁磁性的绝缘子LaFeO切换3,Pt或W覆盖物。观察的大量magneto-thermovoltage平面温度梯度表明,机制是自旋电流的反铁磁性物质的交换。这种效应提供了一个敏感的电子探针小净磁化绝缘子,可被磁场的10吨。我们的研究结果强调新材料类绝缘斜交反铁磁性物质的自旋电子学和自旋caloritronics表明磁信号的电气读出的方法在一个反铁磁性的绝缘子。这项工作可以找到的更多细节自然物理篇文章中,我们最近出版的。
这项工作是最近的东北的新闻。
我们感激地承认金融支持从美国国家科学基金会通过授予dmr - 1949701。
