Электрический магнитокиральный эффект и кинетический магнитоэлектрический эффект, индуцированные киральным обменным полем в геликоидальных магнетиках

Электрический магнитокиральный эффект и кинетический магнитоэлектрический эффект, индуцированные киральным обменным полем в геликоидальных магнетиках

 

В.В. Устинов, И.А. Ясюлевич, М.А. Миляев, Л.И. Наумова, Р.С. Заворницын

Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН, Екатеринбург, Россия

 

Построена квантовая теория электронного спинового транспорта в проводящих магнетиках, описывающая целый круг новых гальваномагнитных явлений, обусловленных действием на спин электронов проводимости сил, создаваемых пространственно-неоднородными внешними магнитными полями и/или внутренними полями квантового обменного происхождения. Предсказано существование и дано описание двух новых спин-транспортных эффектов в проводящих киральных гелимагнетиках, которые получили названия «электрический магнитокиральный эффект Штерна-Герлаха» и «кинетический магнитоэлектрический эффект Штерна-Герлаха». Определены условия экспериментального наблюдения явления резонансного усиления новых эффектов до гигантских величин, получившего название «магнитокиральный кинетический резонанс». Синтезированы новые магнитные наногетероструктуры типа «киральный спиновый клапан» на основе гелимагнетиков Ho и Dy, экспериментально показана возможность эффективного управления их магнитотранспортными характеристиками путем вращения магнитной спирали конечного размера в киральном слое, имеющей нескомпенсированный магнитный момент, под действием внешнего магнитного поля. 

 

Рис. 1. Диаграмма киральных токовых состояний гелимагнетика в магнитном поле в переменных «волновое число геликоиды (qz) – электрический ток (Iz) – магнитное поле (Вz)». Цветные стрелки указывают направления единичных векторов киральности k, внешнего магнитного поля b и потока электронов i, присущие соответствующей области. В областях, обозначенных красным цветом, возможно появление гигантских значений электрического магнитокирального эффекта и кинетического магнитоэлектрического эффекта. При переходе из состояний области одного цвета в состояния области другого цвета будут проявляться эффекты невзаимности в спиновом и зарядовом транспорте.

 

  1. Electrical magnetochiral effect and kinetic magnetoelectric effect induced by chiral exchange field in helical magnetics [Текст] / V.V. Ustinov, I.A. Yasyulevich // Physical Review B. — 2020. — V. 102. — P. 134431—134441.
  2. Electron Spin Current and Spin-Dependent Galvanomagnetic Phenomena in Metals [Текст] / V.V. Ustinov, I.A. Yasyulevich // Physics of Metals and Metallography. — 2020. — V. 121. — P. 223—234.
  3. Mobility of magnetic helicoid in holmium nano-layer [Текст] / R.S. Zavornitsyn, L.I. Naumova, M.A. Milyaev, M.V. Makarova, V.V. Proglyado, I.K. Maksimova, V.V. Ustinov // Current Applied Physics. — 2020. — V. 20. — P. 1328—1334.
  4. Noncollinear Magnetic Order in a Dysprosium Layer and Magnetotransport Properties of a Spin Valve Containing the CoFe/Dy/CoFe Structure [Текст] / R.S. Zavornitsyn, L.I. Naumova, M.A. Milyaev, M.V. Makarova, T.P. Krinitsina, V.V. Proglyado, V.V. Ustinov // Physics of Metals and Metallography. — 2020. — V. 121. — P. 624—630.