Детектирование акустических колебаний, возбуждаемых сильной магнитоупругой связью в антиферромагнитной гетероструктуре α-Fe2O3/Pt

DOI: 10.21293/1818-0442-2025-28-2-7-13

Скачать текст статьи в формате PDF

Скачать JATS xml

Аннотация: Экспериментально исследована акустическая спиновая накачка из антиферромагнетика α-Fe2O3 в нормальный металл (Pt). Показано, что возбуждение акустического резонанса в гематите приводит к спиновой аккумуляции на границе с Pt и формированию зарядовых токов, детектируемых с помощью обратного спинового эффекта Холла (ISHE). Предложена и реализована эквивалентная радиотехническая схема, позволяющая качественно описывать взаимодействие упругих и магнитных подсистем и параметры резонатора.

Ключевые слова: спиновая накачка, акустический резонанс, антиферромагнетик, гематит, α-Fe2O3, обратный спиновый эффект Холла, магнитоупругая связь, эквивалентная схема, спинтроника, магнитоакустика

Сведения о финансировании: Работа выполнена при финансовой поддержке государственного задания РФ в ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН.

Библиография статьи:
Габриелян Д. А. Детектирование акустических колебаний, возбуждаемых сильной магнитоупругой связью в антиферромагнитной гетероструктуре α-Fe2O3/Pt / Д. А. Габриелян [и др.] // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2025. – Т. 28, № 2. – С. 7–13. DOI: 10.21293/1818-0442-2025-28-2-7-13

Авторы и правообладатели:

  • Габриелян Д. А. , Национальный исследовательский университет «МЭИ» (Москва, Россия),, Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН (Москва, Россия)
  • Самойленко К. Д. , Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН (Москва, Россия), Московский физико-технический институт (Долгопрудный, Россия)
  • Волков Д. А. , Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН (Москва, Россия)
  • Михайлов М. С. , Национальный исследовательский университет «МЭИ» (Москва, Россия)
  • Комаров А. А. , Национальный исследовательский университет «МЭИ» (Москва, Россия)
  • Сафин А. Р. , Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН (Москва, Россия),, Национальный исследовательский университет «МЭИ» (Москва, Россия)

  • 1. Dielectric magnonics: From gigahertz to terahertz / S.A. Nikitov, A.R. Safin, D.V. Kalyabin, A.V. Sadovnikov, E.N. Beginin, M.V. Logunov, M.A. Morozova, S.A. Odintsov, S.A Osokin, A.Y. Sharaevskaya, Y.P. Sharaevsky, A.I. Kirilyuk // Phys.-Usp. – 2020. – Vol. 63. – P. 945–974.
  • 2. Antiferromagnetic spintronics / V. Baltz, A. Manchon, M. Tsoi, T. Moriyama, T. Ono, Y. Tserkovnyak // Rev. Mod. Phys. – 2018. – Vol. 90. – P. 015005.
  • 3. Turov E.A. Symmetry and Physical Properties of Antiferromagnetics / E.A. Turov, A.V. Kolchanov, V.V. Men’shenin, I.F. Mirsaev. – Cambridge: Cambridge Int. Science Publishing, 2004. – 620 p.
  • 4. Strugatsky M. Acoustic resonances in antiferromagnet FeBO3 / M. Strugatsky, K. Skibinsky // J. Magn. Magn. Mater. – 2007. – Vol. 309, No. 1. – P. 64–70.
  • 5. Spin pumping of an easy-plane antiferromagnet enhanced by Dzyaloshinskii-Moriya interaction / H. Wang, Y. Xiao, M. Guo, E. Lee-Wong, G.Q. Yan, R. Cheng, C.R. Du // Phys. Rev. Lett. – 2021. – Vol. 127. – Р. 117202.
  • 6. Room-temperature antiferromagnetic resonance and inverse spin-Hall voltage in canted antiferromagnets / I. Boventer, H.T. Simensen, A. Anane, M. Kläui, A. Brataas, R. Lebrun // Phys. Rev. Lett. – 2021. – Vol. 126. – Р. 187201.
  • 7. Long-distance spin transport across the Morin phase transition up to room temperature in ultra-low damping single crystals of the antiferromagnet α-Fe2O3 / R. Lebrun, A. Ross, O. Gomonay, V. Baltz, U. Ebels, A.-L. Barra, A. Qaiumzadeh, A. Brataas, J. Sinova, M. Kläui // Nat. Commun. – 2020. – Vol. 11. – P. 6332.
  • 8. Hamdi M. Spin wave dispersion of ultra-low damping hematite (α-Fe2O3) at GHz frequencies / M. Hamdi, F. Posva, D. Grundler // Phys. Rev. Mater. – 2023. – Vol. 7. – P. 054407.
  • 9. Room-temperature spin pumping from canted antiferromagnet α-Fe2O3 / D. Gabrielyan, D. Volkov, E. Kozlova, A. Safin, D. Kalyabin, S. Nikitov // J. Appl. Phys. – 2024. – Vol. 136, No. 8.
  • 10. Microwave spin-pumping from an antiferromagnet FeBO3 / D.A. Gabrielyan, D.A. Volkov, E.E. Kozlova, A.R. Safin, D.V. Kalyabin, A.A. Klimov, V.L. Preobrazhensky, M.B. Strugatsky, S.V. Yagupov, I.E. Moskal, G.A. Ovsyannikov, S.A. Nikitov // J. Phys. D: Appl. Phys. – 2024. – Vol. 57, No. 30. – P. 305003.
  • 11. Cheng R. Spin pumping and spin-transfer torques in antiferromagnets / R. Cheng, J. Xiao, Q. Niu, A. Brataas // Phys. Rev. Lett. – 2014. – Vol. 113. – P. 057601.
  • 12. Cheng R. Terahertz antiferromagnetic spin Hall nanooscillator / R. Cheng, D. Xiao, A. Brataas // Phys. Rev. Lett. – 2016. – Vol. 116. – P. 207603.
  • 13. Khymyn R. Antiferromagnetic spin current rectifier / R. Khymyn, V. Tiberkevich, A. Slavin // AIP Adv. – 2017. – Vol. 7. – P. 055931.
  • 14. Fetisov Y.K. Bistability in a nonlinear magnetoacoustic resonator / Y.K. Fetisov, V. Preobrazhenskii, P. Pernod // J. Commun. Technol. Electron. – 2006. – Vol. 51. – P. 218–230.
  • 15. Ozhogin V.I. Anharmonicity of mixed modes and giant acoustic nonlinearity of antiferromagnetics / V.I. Ozhogin, V.L. Preobrazhensky // Sov. Phys. Usp. – 1988. – Vol. 31. – P. 713–729.
  • 16. Сафантьевский А.П. Квазистационарная электронная цепь в качестве эквивалентной схемы ферритовой сферы // Электронная техника. Сер.: Ферритовая техника. – 1969. – Вып. 5. – С. 44–51.
Адрес редакции

  634050, г. Томск, пр. Ленина, 40, МК, каб. 310/2

  (3822) 701-582, внутр.: 1456

  journal@tusur.ru