《spin-Seebeck效應誘導自旋流的動力學研究》是依託蘭州大學，由賈成龍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：spin-Seebeck效應誘導自旋流的動力學研究
- 依託單位：蘭州大學
- 項目負責人：賈成龍
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由溫度梯度誘導且控制的自旋流，即spin-Seebeck效應是自旋電子學領域新生的具有重要理論意義與套用價值的前沿課題。實驗研究表明其中只存在熱致純自旋流而電流為零。但是，其基本物理模型並沒有完善建立，需要理論和實驗進一步細緻系統的研究。本項目基於鐵磁金屬、半導體、及絕緣體內spin-Seebeck效應的共有實驗特徵,提出單體試探波函式，考慮磁散射及自旋-軌道耦合的影響，通過對自旋、聲子、與磁振子溫度相關輸運性質的研究，以及自旋流驅動的局域磁矩、磁疇壁、和自旋旋渦等的熱磁動力學的理論分析，深化對熱-電-磁耦合機制及其套用的理解和認識。以期澄清spin-Seebeck效應的物理本質,建立Spin Caloritronics的基本微觀模型，為後續的研究提供可靠的理論基礎。
結題摘要
電荷-自旋-晶格及其伴隨的電流-磁結構-溫度梯度等多種物理自由度之間的相互作用不但具有深刻的理論研究價值而且具有很高的潛在套用前景。考慮spin-Seebeck效應誘導自旋流驅動的鐵磁體中微納磁性結構的動力學行為, 我們發現局域磁矩將受到一自旋轉移力矩的作用。研究表明基於不同的構型,局域磁矩將表現出不同的運動模式:進動或位移。進一步的，通過細緻考察雙Neel磁疇壁與自旋流之間的交換相互作用：我們揭示了磁疇壁分布依賴的自旋扭矩及其驅動的皮秒超快磁翻轉；此外考慮自旋流之間的相干性，磁性散射還將誘導出疇壁依賴的自旋軌道相互作用與疇壁之間的動態磁電耦合效應。考慮基於螺旋磁體的多鐵性隧道結 (如 Pt/TbMnO3/SrRuO3)，由於螺旋多鐵性材料中自旋分布的特殊空間結構, 系統的磁電輸運將受到一拓撲性自旋軌道耦合與線性Rashba類自旋軌道相互作用的共同影響，理論分析表明隧穿磁電阻呈現出C2v的各向異性特徵；通過施加偏壓我們還可實現對TbMnO3其中磁電耦合與界面Rashba自旋軌道之間相干性的電場調控，進而獲得隧穿磁電阻各向異性的大幅提升。此外，通過對室溫多鐵性的鐵電/鐵磁系統細緻的理論分析揭示：在鐵磁/鐵電複合界面處，非零的垂直電偶極矩將誘發鐵磁體內低能的自旋波激發，從而獲得納米尺度的自旋波相干激發主導的強線性界面磁電效應，實現對磁動力學演化的完全電場控制。實驗上我們通過製備的多晶CoZr/PMN-PT複合多鐵性薄膜, 給出了電場對等效磁場的線性調控，特別地，FMR的測量發現磁導率通過外加電場的改變可實現從正到負的變化，藉此我們建議了基於鐵磁/鐵電複合結構的一類新的光學超材料。資助期間相關的研究成果已發表SCI論文12篇。
