Поздовжня спінова динаміка у гайзенбергівському антиферомагнетику: двомагнонні збудження
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe65.10.865Ключові слова:
longitudinal magnetization dynamics, antiferromagnet, magnonicsАнотація
Розумiння надшвидкої спiнової динамiки в магнiтно-упорядкованих матерiалах є важливим для усвiдомлення основних меж надшвидкої спiнової електронiки – магнонiки. У роботi на базi мiкроскопiчної моделi динамiки намагнiченостi дослiджено поздовжню динамiку намагнiченостi в двопiдґратковому антиферомагнетику. Для подолання обмежень, типових для феноменологiчних пiдходiв, застосовувалась дiаграмна технiка для спiнових операторiв. Графiчнi зображення спiнових пропагаторiв дозволяють врахувати нескiнченну серiю вiдмiнних дiаграм. Ця сума перетворюється в аналiтичний вираз для поздовжньої спiнової сприйнятливостi xzz (q, w), який може бути застосовним для всiх частот w i хвильового вектора q в областi за межами гiдродинамiчного та критичного режимiв. Було встановлено, що поздовжня динамiка намагнiченостi складається з двох типiв збуджень, якi мають рiзну залежнiсть вiд температури та хвильового вектора q. Отриманий результат може бути важливим для розумiння фiзики нерiвноважної магнiтної динамiки пiд впливом надшвидких лазерних iмпульсiв у антиферомагнiтних матерiалах.
Посилання
E. Beaurepaire, J.C. Merle, A. Daunois, J.Y. Bigot. Ultrafast spin dynamics in ferromagnetic nickel. Phys. Rev. Lett. 76, 4250 (1996). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.76.4250
Yu.A. Izyumov, N.I. Chaschin, V.Yu. Yushankhai. Longitudinal spin dynamics in the Heisenberg ferromagnet: Diagrammatic approach. Phys. Rev. B 65, 214425 (2002). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.65.214425
M. Fiebig, N.P. Duong, T. Satoh, B.B. Van Aken, K. Miyano, Y. Tomioka, Y. Tokura. Ultrafast magnetization dynamics of antiferromagnetic compounds. J. Phys. D: Appl. Phys. 41, 164005 (2008). https://doi.org/10.1088/0022-3727/41/16/164005
J.Y. Bigot, M. Vomir, E. Beaurepaire. Coherent ultrafast magnetism induced by femtosecond laser pulses. Nature Phys. 5, 515 (2009). https://doi.org/10.1038/nphys1285
A. Kirilyuk, A.V. Kimel, T. Rasing. Ultrafast optical manipulation of magnetic order. Rev. Mod. Phys. 82, 2731 (2010). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.82.2731
B.Y. Mueller, T. Roth, M. Cinchetti, M. Aeschlimann, B. Rethfeld. Driving force of ultrafast magnetization dynamics. New J. Phys. 13, 123010 (2011). https://doi.org/10.1088/1367-2630/13/12/123010
I. Radu et al. Transient ferromagnetic-like state mediating ultrafast reversal of antiferromagnetically coupled spins. Nature 472, 205 (2011). https://doi.org/10.1038/nature09901
V.N. Krivoruchko. Longitudinal spin dynamics in ferrimagnets: Multiple spin wave nature of longitudinal spin excitations. Phys. Rev. B 94, 054434 (2016). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.94.054434
V.G. Vaks, A.I. Larkin, S.A. Pikin. Spin waves and correlation functions in a ferromagnetic. Sov Phys. JETP 26, 647 (1968).
B.A. Ivanov. Ultrafast spin dynamics and spintronics for ferrimagnets close to the spin compensation point (Review). Low Temp. Phys. 45, 935 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5121265
A.V. Kimel et al. Inertia-driven spin switching in antiferromagnets. Nat. Phys. 5, 727 (2009). https://doi.org/10.1038/nphys1369
P.Wadley et al. Electrical switching of an antiferromagnet. Science 351, 587 (2016). https://doi.org/10.1126/science.aab1031
A.V. Kimel, A. Kirilyuk, A. Tsvetkov, R.V. Pisarev, T. Rasing. Laser-induced ultrafast spin reorientation in the antiferromagnet TmFeO3. Nature 429, 850 (2004). https://doi.org/10.1038/nature02659
D. Bossini, A.M. Kalashnikova, R.V. Pisarev, Th. Rasing, A.V. Kimel. Controlling coherent and incoherent spin dynamics by steering the photoinduced energy flow. Phys. Rev. B 89, 060405 (2014). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.89.060405
D. Bossini et al. Laser-driven quantum magnonics and terahertz dynamics of the order parameter in antiferromagnets. Phys. Rev. B 100, 024428 (2019). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.100.024428
X. Marti et al. Room-temperature antiferromagnetic memory resistor. Nature Mater. 13, 367 (2014). https://doi.org/10.1038/nmat3861
F. Gomory et al. Experimental realization of a magnetic cloak. Science 335, 1466 (2012). https://doi.org/10.1126/science.1218316
W. Schweika, S.V. Maleyev, Th. Br¨uckel, V.P. Plakhty, L.-P. Regnault. Longitudinal spin fluctuations in the antiferromagnetMnF2 studied by polarized neutron scattering. Europhys. Lett 60, 446 (2002). https://doi.org/10.1209/epl/i2002-00284-x
A. Bunker, D.P. Landau. Longitudinal magnetic excitations in classical spin systems. Phys. Rev. Lett. 85, 2601 (1999). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.85.2601
O. Boliasova, V. Krivoruchko. Two-magnon longitudinal excitations in the Heisenberg antiferromagnets. 9th International Conference on Nanomaterials: Applications and Properties, (2019). https://doi.org/10.1109/NAP47236.2019.216954
V.G. Baryakhtar, V.N. Krivoruchko, D.A. Yablonskii. Green Functions in the Theory of Magnetism (Naukova Dumka, 1984) (in Russian).
V.G. Baryakhtar, B.A. Ivanov, V.N. Krivoruchko, A.G Danilevich. Modern Problems of Magnetization Dynamics: from the Basis to the Ultrafast Relaxation (Himhest, 2013) (in Russian) [ISBN 978-966-8537-94-3].
D.A. Garanin, V.S. Lutovinov. High temperature spin wave dynamics of the uniaxial antiferromagnets. Solid State Comm. 44, 1359 (1982). https://doi.org/10.1016/0038-1098(82)90893-6
V.N. Krivoruchko. Longitudinal magnetization dynamics in Heisenberg magnets: Spin Green functions approach (Review Article). Low Temp. Phys. 43, 1245 (2017). https://doi.org/10.1063/1.5010306
U.J. Cox, R.A. Cowley, S. Bates, L.D. Cussen. Longitudinal fluctuations in an isotropic antiferromagnet. J. Phys.: Condens. Matter l, 3031 (1989). https://doi.org/10.1088/0953-8984/1/18/009
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
