1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования
  4. № 5, 2023

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2023, № 5, стр. 32-38

Управление магнитостатическими полями рассеяния с помощью электрического тока

О. А. Тихомиров *

Институт физики твердого тела РАН
142432 Черноголовка, Россия

* E-mail: tikhomir@issp.ac.ru

Поступила в редакцию 15.05.2022
После доработки 27.07.2022
Принята к публикации 27.07.2022

Аннотация

Проанализирована возможность управления магнитными полями рассеяния вокруг проводящих слоистых структур, содержащих ферромагнетик. Показано, что в зависимости от геометрических параметров слоев могут реализовываться различные конфигурации магнитного поля, а также его величина под действием протекающего электрического тока. Расчет ведется на основе упрощенной модели, в которой реальное поле рассеяния аппроксимировано полем системы эффективных точечных магнитных зарядов на поверхности образца. В случае продольной намагниченности наведенное поле рассеяния частично экранирует приложенное внешнее поле, причем эта экранировка оказывается значительно более слабой при замене однородного магнитного поля воздействием электрического тока. В случае перпендикулярной намагниченности поля рассеяния сосредоточены вблизи доменных границ и краев образца, где они могут достигать значительной величины. Предложен механизм управления различными компонентами поля рассеяния на основе разворота доменных границ под действием магнитного поля протекающего тока. Численная оценка показывает, что ожидаемое отношение поля рассеяния к плотности тока хорошо совпадает с аналогичными экспериментальными величинами для эффективного поля, полученными в результате многочисленных транспортных измерений и приписываемыми обычно обменному взаимодействию между носителями тока в различных слоях (эффект близости). Предложенный альтернативный механизм возникновения поля необходимо учитывать при анализе спинового эффекта Холла и других задач спинтроники.

Ключевые слова: магнитные многослойные структуры, спинтроника, магнитостатические поля рассеяния, магнитное поле тока, доменные границы.

Список литературы

  1. Stiles M.D., Zangwill A. // Phys. Rev. B. 2002. V. 66. P. 014407.

  2. Miron I.M., Garello K., Gaudin G., Zermatten P.-J., Costache M.V., Auffret S., Bandiera S., Rodmacq B., Schuhl A., Gambardella P. // Nature. 2011. V. 476. P. 189.

  3. Haney P.M., Lee H.-W., Lee K.-J., Manchon A., Stiles M.D. // Phys. Rev. B. 2013. V. 88. P. 214417.

  4. Martinez E., Emori S., Beach G.S.D. // Appl. Phys. Lett. 2013. V. 103. P. 072406.

  5. Ryu J., Lee S., Lee K.-J., Park B.-G. // Adv. Mater. 2020. V. 32. P. 1907148.

  6. Ado I.A., Tretiakov O.A., Titov M. // Phys. Rev. B. 2017. V. 95. P. 094401.

  7. Williams H.J., Shockley W. // Phys. Rev. 1949. V. 75. P. 178.

  8. Aleonard R., Brissonneau P., Neel L. // J. Appl. Phys. 1963. V. 34. P. 1321.

  9. Lopez E., Aroca C., Sanchez P. // J. Magn. Magn. Mater. 1983. V. 36. P. 175.

  10. Salhi E., Berger L. // J. Appl. Phys. 1994. V. 76. P. 4787.

  11. Smith N., Doyle W., Markham D., LaTourette D. // IEEE Trans. Magn. 1987. V. 23. P. 3248.

  12. Liu L., Lee O.J., Gudmundsen T.J., Ralph D.C., Buhrman R.A. // Phys. Rev. Lett. 2012. V. 109. P. 096602.

  13. Lee H.-R., Lee K., Cho J., Choi Y.-H., You C.-Y., Jung M.-H., Bonell F., Shiota Y., Miwa S., Suzuki Y. // Sci. Rep. 2014. V. 4. P. 6548.

  14. Tikhomirov O.A., Skryabina O.V., Uspenskaya L.S. // J. Magn. Magn. Mater. 2021. V. 535. P. 168971.

  15. Berthe R., Birkner A., Hartmann U. // Phys. Stat. Sol. A. 1987. V. 103. P. 557.

  16. Slonczewski J.C. // J. Appl. Phys. 1973. V. 44. P. 1759.

  17. Hagedorn F.B. // J. Appl. Phys. 1974. V. 45. P. 3129.

  18. Yoo S.-C., Moon K.-W., Choe S.-B. // J. Magn. Magn. Mater. 2013. V. 343. P. 234.

  19. O’Dell T.H. // Phys. Stat. Sol. A. 1978. V. 48. P. 59.

  20. Emori S., Bono D.C., Beach G.S.D. // Appl. Phys. Lett. 2012. V. 101. P. 042405.

  21. Kawaguchi M., Shimamura K., Fukami S., Matsukura F., Ohno H., Moriyama T., Chiba D., Ono T. // Appl. Phys. Express. 2013. V. 6. P. 113002.

  22. Woo S., Mann M., Tan A.J., Caretta L., Beach G.S.D. // Appl. Phys. Lett. 2014. V. 105. P. 212404.

  23. Li J., Yu G., Liu Y., Shi Z., Liu Y., Navabi A., Aldosary M., Shao Q., Wang K.L., Lake R., Shi J. // Phys. Rev. B. 2017. V. 95. P. 241305.

  24. Emori S., Bauer U., Ahn S.-M., Martinez E., Beach G.S.D. // Nature Mater. 2013. V. 12. P. 611.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал