Инжекция спина движущейся доменной стенкой на границе раздела антиферромагнитного изолятора с двумерным металлом

Показано, что доменная стенка, движущаяся параллельно магнитно-компенсированной границе между антиферромагнитным изолятором и двумерным металлом, способна инжектировать спиновую поляризацию в металл. При этом предполагается, что локализованные спины изолятора взаимодействуют со спинами электронов проводимости с помощью обменного взаимодействия на границе раздела. Использован формализм неравновесных гриновских функций для электронов, испытывающих потенциальное и спин-орбитальное рассеяние на случайных примесях. Этот формализм позволяет исследовать эффекты, обусловленные инжекцией, диффузией и релаксацией спиновой плотности в двумерном газе электронов. Показано, что инжекция макроскопической намагниченности в металлическую пленку осуществляется во втором порядке теории возмущений по обменному взаимодействию на границе раздела. При достаточно слабой спиновой релаксации инжектированная намагниченность может оказаться значительно сильнее магнетизма Паули, который обусловлен слабым ферромагнитным обменным полем. Это поле создается движущейся доменной стенкой в антиферромагнитном изоляторе и ориентирует спины электронов металла уже в первом порядке теории возмущений. Показано, что вызванная доменной стенкой спиновая поляризация чувствительна к геометрии поверхности Ферми и сильно возрастает при приближении энергии Ферми к сингулярности Ван Хова, если волновой вектор обратной магнитной решетки анти-ферромагнетика близок к вектору конгруэнтности поверхности (линии) Ферми. Показано, что спиновая поляризация следует за движением доменной стенки, распределяясь при этом асимметрично около нее на расстояния, которые могут быть гораздо больше, чем толщина доменной стенки.