Сверхбыстрая спиновая динамика и спинтроника для ферримагнетиков, близких к точке компенсации спина (Обзор)

Анотація

Обговорюються можливості застосування магнетиків з частковою або повною компенсацією магнітних моментів різних груп спінів для підвищення швидкодії приладів магнітної електроніки, що використовує спіновий струм (спінтроніки). Для антиферомагнетиків відомі ефекти обмінного підвищення швидкості динаміки спінів. Спінтроніка антиферомагнетиків за кілька останніх років перетворилася в самостійну область прикладної фізики магнетизму, що бурхливо розвивається. У роботі детально аналізується можливість використання іншого класу магнітних матеріалів, феримагнетиків, близьких до точки компенсації спінів, в яких також виявляються зазначені ефекти прискорення. Проведено порівняльний аналіз цих двох класів магнетиків. Дослідження нелінійної спінової динаміки феримагнетиків проведено з використанням нелінійної сигма-моделі для різниці спінових густин різних груп спінів. Наведено просте виведення цієї моделі та обговорено її реальні параметри щодо популярних феримагнетиків, аморфних сплавів елементів групи заліза та рідкоземельних елементів. Проведено аналіз різних нелінійних ефектів спінової динаміки, від однорідних спінових коливань в малих частинках до динаміки солітонів, доменних стінок, феримагнетних скірміонів і вихорів. Обговорюється можливість збудження таких динамічних режимів за допомогою накачування спіновим струмом і застосування у надшвидкої спінтроніці.