Контроль електричним полем часового ослаблення правосторонніх і лівосторонніх магнонів у антиферомагнетиках

О. О. Болясова$^{1,2}$, В. М. Криворучко$^{3}$

$^{1}$Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^{2}$Київський академічний університет НАН і МОН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142, Київ, Україна
$^{3}$Донецький фізико-технічний інститут імені О. О. Галкіна НАН України, просп. Науки, 46, 03028, Київ, Україна

Отримано: 02.06.2025; остаточний варіант - 16.06.2025. Завантажити: PDF

Спінові хвилі в антиферомагнетиках розглядаються як перспективна альтернатива напівпровідниковим технологіям в майбутніх обчислювальних пристроях. Однією з ключових особливостей антиферомагнетиків є наявність двох спінових мод з різними хіральностями — правосторонньою та лівосторонньою. Цей додатковий ступінь свободи, разом із фазою й амплітудою, може бути використаний для створення новітніх магнонних обчислювальних систем. Пошук ефективних методів розщеплення та керування зазначеними модами в антиферомагнетиках наразі є предметом активних досліджень. Дослідження показують, що за допомогою електричного поля можна керувати антиферомагнетними магнонами з різною хіральністю. Водночас вплив ефекту Ааронова–Кашера на згасання спінових хвиль з правою та лівою поляризаціями залишається недостатньо вивченим. У даній роботі на основі рівнянь Ландау–Ліфшиця–Гілберта з урахуванням функціоналу Релейової дисипації продемонстровано, що прикладене електричне поле здатне ефективно контролювати згасання спінових хвиль з різною хіральністю. Показано, що часове згасання правосторонніх і лівосторонніх мод супроводжується зсувом уздовж осі хвильового вектора, який є прямо пропорційним до величини електричного поля. Встановлено, що співвідношення між параметрами функціоналу Релейової дисипації відіграє визначальну роль у дисипації. Результати роботи свідчать, що час життя магнонів залежить від електричного поля, параметрів дисипації та відрізняється для різних хіральностей. Одержані висновки відкривають перспективи для подальшого вивчення механізмів дисипації в антиферомагнетиках і їхнього впливу на магноніку.

Ключові слова: динаміка спінових хвиль, антиферомагнетики, ефект Ааронова–Кашера, дисипація, Гілбертова дисипативна константа, правостороння та лівостороння поляризації, рівняння Ландау–Ліфшиця–Гілберта.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v47/i06/0581.html

PACS: 71.70.Ej, 75.30.Ds, 75.30.Et, 75.50.Ee, 75.70.Tj, 75.85.+t, 85.70.Ay


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. V. V. Kruglyak, S. O. Demokritov, and D. Grundler, J. Phys. D: Appl. Phys., 43: 260301 (2010); https://doi.org/10.1088/0022-3727/43/26/260301
  2. A. N. Mahmoud, F. Ciubotaru, F. Vanderveken, A. V. Chumak, S. Hamdioui, C. Adelmann, and S. D. Cotofana, J. Appl. Phys., 128: 161101 (2020); https://doi.org/10.1063/5.0019328
  3. Y. Aharonov and A. Casher, Phys. Rev. Lett., 53: 319 (1984); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.53.319
  4. V. N. Krivoruchko, Low Temp. Phys., 46: 820 (2020); https://doi.org/10.1063/10.0001548
  5. Z. Cao, X. Yu, and R. Han, Phys. Rev. B, 56: 5077 (1997); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.56.5077
  6. T. Liu and G. Vignale, Phys. Rev. Lett., 106: 247203 (2011); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.106.247203
  7. R. Cheng, M. Daniels, J. G. Zhu, and D. Xiao, Sci. Rep., 6: 24223 (2016); https://doi.org/10.1038/srep24223
  8. X. Zhang, T. Liu, M. E. Flatté, and H. X. Tang, Phys. Rev. Lett., 113: 037202 (2014); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.037202
  9. R. O. Serha, V. I. Vasyuchka, A. A. Serga, and B. Hillebrands, Phys. Rev. B, 108: L220404 (2023); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.108.L220404
  10. I. Dzyaloshinskii, J. Phys. Chem. Solids, 4: 241 (1958); https://doi.org/10.1016/0022-3697(58)90076-3
  11. T. Moriya, Phys. Rev. Lett., 4: 228 (1960); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.4.228
  12. P. A. McClarty, Annual Rev. Condens. Matter Phys., 13: 171 (2022); https://doi.org/10.1146/annurev-conmatphys-031620-104715
  13. O. Boliasova and V. Krivoruchko, Phys. Rev. B, 111: 174440 (2025); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.111.174440
  14. R. Cheng, J. Xiao, Q. Niu, and A. Brataas, Phys. Rev. Lett., 113: 057601 (2014); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.057601
  15. A. Kamra, R. E. Tronsoco, W. Belzig, and A. Brataas, Phys. Rev. B, 98: 184402 (2018); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.98.184402
  16. H. Y. Yuan, Q. Liu, K. Xia, Z. Yuan, and X. R. Wang, Europhys. Lett., 126: 67006 (2019); https://doi.org/10.1209/0295-5075/126/67006
  17. A. Kamra and W. Belzig, Phys. Rev. Lett., 119: 197201 (2017); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.197201
  18. M. Dehmollaian and C. Caloz, IEEE Trans. Antennas Propagation, 69, Iss. 10: 6531 (2021); https://doi.org/10.1109/TAP.2021.3061262
  19. H. V. Gomonay and V. M. Loktev, Phys. Rev. B, 81: 144427 (2010); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.81.144427
  20. L. Rózsa, J. Hagemeister, E. Y. Vedmedenko, and R. Wiesendanger, Phys. Rev. B, 98: 100404 (2018); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.98.100404
  21. P. Trempler, R. Dreyer, P. Geyer, C. Hauser, G. Woltersdorf, and G. Schmidt, Appl. Phys. Lett., 117: 232401 (2020); https://doi.org/10.1063/5.0026120
  22. C. Dubs, O. Surzhenko, R. Linke, A. Danilewsky, U. Brückner, and J. Dellith, J. Phys. D: Appl. Phys., 50: 204005 (2017); https://doi.org/10.1088/1361-6463/aa6b1c
  23. Q. Liu, H. Y. Yuan, K. Xia, and Z. Yuan, Phys. Rev. Mater., 1: 061401(R) (2017); https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.1.061401
  24. M. V. Berry, Proc. Royal Society London A, 392: 45 (1984); https://doi.org/10.1098/rspa.1984.0023
  25. Z. Yan, Z. Li, X. Wang, Z. Luo, Q. Xia, Y. Nie, and G. Guo, Phys. Rev. B, 108: 134432 (2023); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.108.134432