Спиновый ток на границе 5d−3d эпитаксиальных оксидных пленок (Миниобзор)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В настоящей работе представлен обзор экспериментальных исследований электрофизических и магнитных свойств гетероструктуры из сложных оксидов SrIrO3/La0.7Sr0.3MnO3, где наблюдается спиновый ток в условиях ферромагнитного резонанса. Эпитаксиальный рост тонких пленок 5d иридата стронция SrIrO3 с сильным спин-орбитальным взаимодействием и 3d манганита стронция La0.7Sr0.3MnO3 осуществлялся на монокристаллической подложке (110)NdGaO3 методом магнетронного распыления при высокой температуре подложки (7000 ◦С–8000 ◦С) в смеси газов аргона и кислорода с общим давлением 0.3 мБар. Спиновая проводимость границы (spin mixing conductance), имеющая действительную (Re g↑↓) и мнимую (Im g↑↓) части, была определена по частотным зависимостям (в диапазоне 2–20 ГГц) ширины линии и резонансного поля ферромагнитного резонанса гетероструктуры SrIrO3/La0.7Sr0.3MnO3. Спиновый угол Холла (θSH), характеризующий эффективность конверсии спинового тока в электрический при обратном спиновом эффекте Холла был расчитан из данных по измерениям спинового магнитосопротивления гетероструктуры SrIrO3/La0.7Sr0.3MnO3. Величина θSH гетероструктуры SrIrO3/La0.7Sr0.3MnO3 оказалась существенно больше (почти в 40 раз), чем для гетероструктуры Pt/La0.7Sr0.3MnO3.

Об авторах

Г. А Овсянников

Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН

Email: gena@hitech.cplire.ru
Москва, Россия

К. И Константинян

Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН

Москва, Россия

Г. Д Ульев

Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН; Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”

Москва, Россия; Москва, Россия

И. Е Москаль

Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН

Москва, Россия

Список литературы

  1. E. Dagotto, in Nanoscale Phase Separation and Colossal Magnetoresistance, Springer Series in SolidState Sciences, Springer, Berlin/Heidelberg, Germany (2003).
  2. S. J. Moon, H. Jin, K. W. Kim, W. S. Choi, Y. S. Lee, J. Yu, G. Cao, A. Sumi, H. Funakubo, C. Bernhard, and T. W. Noh, Phys. Rev. Lett. 101, 226402 (2008).
  3. N. A. Spaldin and R. Ramesh, Nat. Mater. 18, 203 (2019).
  4. G. Cao and P. Schlottmann, Rep. Prog. Phys. 81, 042502 (2018).
  5. L. Qi and S.-C. Zhang, Rev. Mod. Phys. 83, 1057 (2011).
  6. D. Yi, J. Liu, S. L. Hsu, L. Zhang, Y. Choi, J.-W. Kim, Z. Chen, J. D. Clarkson, C. R. Serrao, E. Arenholz, P. J. Ryan, H. Xu, R. J. Birgeneau, and R. Ramesh, Proceedings of the National Academy of Sciences 113, 6397 (2016).
  7. T. Nan, T. J. Anderson, J. Gibbons et al. (Collaboration), Proc. Nat. Acad. Sci. USA 116, 16186 (2019).
  8. A. S. Everhardt, M. Dc, X. Huang, S. Sayed, T. A. Gosavi, Y. Tang, C.-C. Lin, S. Manipatruni, I. A. Young, S. Datta, J.-P. Wang, and R. Ramesh, Phys. Rev. Materials 3, 051201 (2019).
  9. J. Nichols, J. Terzio, E. G. Bittle O. B. Korneta, L. E. De Long, J. W. Brill, G. Cao, and S. S. A. Seo, Appl. Phys. Lett. 102, 141908 (2013).
  10. A. Biswas, K. S. Kim, and Y. H. Jeong, Current Applied Physics 17, 605 (2017).
  11. J. H. Gruenewald, J. Nichols, J. Terzic, G. Cao, J. W. Brill, and S. S. A. Seo, J. Mater. Res. 29, 2491 (2014).
  12. D. J. Groenendijk, C. Autieri, J. Girovsky, M. Carmen Martinez-Velarte, N. Manca, G. Mattoni, A. M. R. V. L. Monteiro, N. Gauquelin, J. Verbeeck, A. F. Otte, M. Gabay, S. Picozzi, and A. D. Caviglia, Phys. Rev. Lett. 119, 256403 (2017).
  13. P. Sch¨utz, D. Di Sante, L. Dudy, J. Gabel, M. Stubinger, M. Kamp, Y. Huang, M. Capone, M.-A. Husanu, V. Strocov, G. Sangiovanni, M. Sing, and R. Claessen, Phys. Rev. Lett. 119, 256404 (2017).
  14. M. Imada, A. Fujimori, and Y. Tokura, Rev. Mod. Phys. 70, 1039 (1998).
  15. M. I. Dyakonov and V. I. Perel, JETP Lett. 13, 467 (1971).
  16. E. Saitoh, M. Ueda, H. Miyajima, and S. Tatara, Appl. Phys. Lett. 88, 182509 (2006).
  17. O. Mosendz, V. Vlaminck, J. E. Pearson, F. Y. Fradin, G. E. W. Bauer, S. D. Bader, and A. Hoffmann, Phys. Rev. B 82, 214403 (2010).
  18. Ya. Tserkovnyak, A. Brataas, and G. E. W. Bauer, Phys. Rev. Lett. 88, 117601 (2002).
  19. J. Sinova, S. O. Valenzuela, J. Wunderlich, C. H. Back, and T. Jungwirth, Rev. Mod. Phys. 87, 1213 (2015).
  20. Y.-T. Chen, S. Takahashi, H. Nakayama, M. Althammer, S. T. B. Goennenwein, E. Saitohand, and G. E. W. Bauer, J. Phys. D: Condens. Matter 28, 103004 (2016).
  21. J. Kim, P. Sheng, S. Takahashi, S. Mitani, and M. Hayashi, Phys. Rev. Lett. 116, 097201 (2016).
  22. M. Althammer, S. Meyer, H. Nakayama et al. (Collaboration), Phys. Rev. B 87, 224401 (2013).
  23. T. Kimura, Y. Otani, T. Sato, S. Takahashi, and S. Maekawa, Phys. Rev. Lett. 98, 156601 (2007).
  24. Y. Kajiwara, K. Harii, S. Takahashi, K. Uchida, M. Mizuguchi, H. Umezawa, H. Kawai, K. Ando,K. Takanashi, S. Maekawa, and E. Saitoh, Nature 464, 262 (2010).
  25. A. Azevedo, L. H. Vilela-Le˜ ao, R. L. Rodr´ıguez-Su´arez, A.F. Lacerda Santos, and S. M. Rezende, Phys. Rev. B 83, 144402 (2011).
  26. H. Kurebayashi, O. Dzyapko, V.E. Demidov, D. Fang, A.J. Ferguson, and S. O. Demokritov, Nat. Mater. 10, 660 (2011).
  27. A.V. Chumak, A.A. Serga, M. B. Jungfleisch, R. Neb, D. A. Bozhko, V. S. Tiberkevich, and B. Hillebrands, Appl. Phys. Lett. 100, 082405 (2012).
  28. T. Nan, S. Emori, C. T. Boone, X. Wang, T. M. Oxholm, J. G. Jones, B. M. Howe, G. J. Brown, and N. X. Sun, Phys. Rev. B 91, 214416 (2015).
  29. K. Kondou, H. Sukegawa, S. Mitani, K. Tsukagoshi, S. Karimeddiny S. Susarla, L. Caretta, H. Zhang, and V.A. Stoica, Appl. Phys. Express 5, 073002 (2012).
  30. X. Huang, S. Sayed, J. Mittelstaedt et al. (Collaboration), Adv. Mater. 33, 2008269 (2021).
  31. S. Crossley, A. G. Swartz, K. Nishio, Y. Hikita, and H.Y. Hwang, Phys. Rev. B 100, 115163 (2019).
  32. L. Liu, G. Zhou, X. Shu et al. (Collaboration), Phys. Rev. B 105, 144419 (2022).
  33. G. A. Ovsyannikov, T. A. Shaikhulov, K.L. Stankevich, Y. Khaydukov, and N. V. Andreev, Phys. Rev. B 102, 144401 (2020).
  34. T. A. Shaikhulov, V. V. Demidov, K.L. Stankevich, and G. A. Ovsyannikov, J. Phys. Conf. Ser. 1389, 012079 (2019).
  35. G. A. Ovsyannikov, K. Y. Constantinian, K. L. Stankevich, T. A. Shaikhulov, and A.A. Klimov, J. Phys. D: Appl. Phys. 54, 365002 (2021).
  36. Т. А. Шайхулов, Г.А. Овсянников, В. В. Демидов, Н. В. Андреев, ЖЭТФ 155, 135 (2019).
  37. Г. А. Овсянников, К.И. Константинян, Г. Д. Ульев, А.В. Шадрин, П.В. Лега, А.П. Орлов, Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования 2, 81 (2024).
  38. M. Zwierzycki, Y. Tserkovnyak, P. J. Kelly, A. Brataas, and G. E. W. Bauer, Phys. Rev. B 71, 064420 (2005).
  39. F. Yang and P. C. Hammel, J. Phys. D: Appl. Phys. 51, 2530013 (2018).
  40. Г. Д. Ульев, Г.А. Овсянников, К. И. Константинян, И. Е. Москаль, П. В. Лега, РЭНСИТ: Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии 15, 399 (2023).
  41. V. A. Atsarkin, I. V. Borisenko, V. V. Demidov, and T. A. Shaikhulov, J. Phys. D: Appl. Phys. 51, 245002 (2018).
  42. G. A. Ovsyannikov, K. Y. Constantinian, V. A. Shmakov, A. L. Klimov, E. A. Kalachev, A. V. Shadrin, N. V. Andreev, F. O. Milovich, A.P. Orlov, and P. V. Lega, Phys. Rev. B 107, 144419 (2023).
  43. В. А. Ацаркин, В. В. Демидов, Т. А. Шайхулов, ЖЭТФ 157, 272 (2020).
  44. R. Marmion, M. Ali, M. McLaren, D.A. Williams, and B. J. Hickey, Phys. Rev. B 89, 220404(R) (2014).
  45. K. Ando, T. Yoshino, and E. Saitoh, Appl. Phys. Lett. 94, 152509 (2009).
  46. Г. А. Овсянников, К. И. Константинян, Е. А. Калачев, А. А. Климов, Письма в ЖТФ 48, 44 (2022).
  47. Т. А. Шайхулов, Г. А. Овсянников, Физика твердого тела 60, 2190 (2018).
  48. J. Dubowik, P. Graczyk, A. Krysztofik, H. Glowinski, E. Coy, K. Zaleski, and I. Goscianska, Phys. Rev. Appl. 13, 054011 (2020)
  49. F. D. Czeschka, L. Dreher, M. S. Brandt, M. Althammer, M. Weiler, I.-M. Imort, G. Reiss, A. Thomas, W. Schoch, W. Limmer, H. Huebl, R. Gross, and S. T. B. Goennenwein, Phys. Rev. Lett. 107, 046601 (2011).
  50. Ya. Tserkovnyak, A. Brataas, G. E. W. Bauer, and B. Halperin, Rev. Mod. Phys. 77, 1375 (2005)
  51. P. Rosenberger, M. Opel, S. Gepr¨ags, H. Hueb, R. Gross, M. M¨uller, and M. Althammer, Appl. Phys. Lett. 118, 192401 (2021).
  52. H. Wang, K. Y. Meng, P. Zhang, J. H. Kwon, and H. Yang, Appl. Phys. Lett. 114, 232406 (2019).
  53. Г. Д. Ульев, К. И. Константинян, Г. А. Овсянников, И. Е. Москаль, А. В. Шадрин, Физика твердого тела 66, 1093 (2024).
  54. Г. Д. Ульев, К. И. Константинян, И. Е. Москаль, Г. А. Овсянников, А. В. Шадрин, Радиотехника и электроника 68, 984 (2023).
  55. К. И. Константинян, Г. Д. Ульев, Г. А. Овсянников, В. А. Шмаков, А.В. Шадрин, Ю. В. Кислинский, Физика твердого тела 65, 1176 (2023).
  56. V. V. Demidov, T. A. Shaikhulov, and G. A. Ovsyannikov, J. Magn. Magn. Mater. 497, 165979 (2020).
  57. R. Chaurasia, K. Asokan, K. Kumar, and A. K. Pramanik, Phys. Rev. B 103, 064418 (2021).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).