Role of magnons and the size effect in heat transport through an insulating ferromagnet taking into account the magnetic field

Анотація

Розглянуто кінетичну, просторово-залежну задачу у гетероструктурі ізолятор/феромагнетик/ізолятор в магнітному полі. Водночас для інтерпретації експериментів з теплової передачі через межі феромагнетик/ізолятор зазвичай застосовується теорія акустичної неузгодженості Літтла, в якій температурний стрибок на межі розділу визначається лише акустичною характеристикою середовища. Показано, що теорія акустичної неузгодженості зручна лише для досить товстих ізоляційних феромагнетиків. Найбільший інтерес пред- ставляє протилежний граничний випадок тонких плівок феродієлектрика, де роль магнонів у формуванні температурного стрибка на інтерфейсі феромагнетик/ізолятор стає вирішальною. Показано, що при T ≪ Q_D для нелінійного теплового потоку Q, який перетинає інтерфейс феродієлектрика/ізолятора існує, як розмірний ефект, так і його спадна залежність від зовнішнього магнітного поля, яке зростає. Зокрема, Q залежить від магнітних властивостей тонких нагрітих феромагнітних плівок, а роль магнонів є суттєвою в режимі теплопередачі, яку ми називаємо магнонним перегрівом. Навпаки, для товстих нагрітих шарів феромагнетика Q існує формула Літтла, яка не враховує магнітні властивості шару феромагнетика.