ФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ

Спинтроника немагнитных хиральных сред на примере эффекта Зеебека

Игнатьев В.К., Перченко С.В., Станкевич Д.А.
Волгоградский государственный университет, https://volsu.ru/
Волгоград 400062, Российская Федерация
E-mail: vkignatjev@yandex.ru, perchenko@volsu.ru, dimon50002004@yandex.ru

Поступила 12.07.2023, рецензирована 16.07.2023, принята 19.07.2023, опубликована 06.12.2023.

Аннотация: Спиновый транспорт в хиральных материалах рассматривается как основное направление развития спинтроники. Экспериментальные работы по исследованию спинового эффекта Зеебека показывают, что в хиральных материалах удается добиться эффективной генерации спин-поляризованного тока на расстояниях до нескольких миллиметров. В представленной работе развит теоретический подход для описания спинового эффекта Зеебека, основанный на спиновом гамильтониане для электронов проводимости в хиральной среде. С учетом этого гамильтониана получено уравнение динамики среднего по поликристаллическому образцу спина электрона. В приближении идеального ферми-газа и локально-квазиравновесного распределения построен оператор плотности спина электронов проводимости. Показано, что усреднение по случайно ориентированным кристаллитам не разрушает спиновое упорядочивание при сильном спин-орбитальном взаимодействии, и градиент температуры генерирует спиновую поляризацию, направленную преимущественно вдоль градиента температуры. Спиновая поляризация по описанному в работе механизму не требует внешних магнитных полей и остаточной намагниченности и поэтому не создает помех при работе в микро- и нано-размерных структурах спинтроники. Поскольку спиновый эффект Зеебека является взаимным со спиновым эффектом Пельтье, представленный в работе теоретический подход может составить основу новых методов управления потоками тепла в системах спинтроники.

Ключевые слова: спинтроника, спиновый эффект Зеебека, спин-орбитальное взаимодействие, хиральный кристалл, поликристаллический проводник

PACS: 67.57.Lm, 72.25.Ba, 75.76.+j

РЭНСИТ, 2023, 15(4):385-392 DOI: 10.17725/rensit.2023.15.385.

Полнотекстовая электронная версия статьи – на вебсайтах http://elibrary.ru и http://rensit.ru/vypuski/article/520/15(4)385-392.pdf