Modelle zur Beschreibung der Auswirkungen von Grenzflächenunordnung auf den Spintransport durch einen antiferromagnetischen Isolator
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Während in der Elektronik Informationen durch elektrische Signale und elektrische Ströme realisiert werden, wird Information im Gebiet der Spintronik durch Drehimpuls beziehungsweise Spin gespeichert oder transportiert. Speziell Isolator-basierte Spintronik ist dabei von großem Interesse für zukünftige energieeffiziente logische Bauteile aufgrund der Tatsache, dass es keine bewegten Ladungsträger gibt und daher auch keine Joulsche Wärme anfällt, die die größte Quelle des Energieverbrauchs in elektronischen Geräten ist. Spin-Strom in magnetisch geordneten Isolatoren wird von Spinwellen, welche Anregungen des magnetisch geordneten Grundzustands sind, getragen. Quantisierte Spinwellen heißen Magnonen. In diesem Projekt wurden Magnon-basierter Spin-Transport und andere Magnon-bezogenen Phänomene untersucht. Ein Hauptfokus lag dabei auf dem Spin-Transport durch die Grenzfläche zwischen einem antiferromagnetisch geordneten Isolator und einem Metall, wo Spin- Transport durch Spin-polarisierte Elektronen erfolgt. Diese Grenzflächen sind höchst relevant für die Erzeugung und Detektion von Spin-Strom in Isolatoren. Es wurde der Spin-Strom in einer Dreilage aus einem Metall, dem antiferromagnetischen Isolator NiO und dem ferromagnetischen Isolator Yttrium-Eisen-Granat berechnet. Daraus folgte bemerkenswerter Weise die Vorhersage einer Abhängigkeit des Vorzeichens vom Spin-Strom davon, ob die Anzahl der Atomlagen in der NiO-Schicht gerade oder ungerade ist. Darüber hinaus wurde der Einfluss von Grenzflächen-Unordnung auf den Spin-Strom zwischen einem Metall und einem antiferromagnetischen Isolator. Gefunden wurde, dass die Grenzflächen-Unordnung den Spin-Strom reduziert - speziell für niedriege Temperaturen. Al sein anderes Mognon-bezogenes Phänomen, trug dieses Projekt auch zur Vorhersage von Supraleitung in einem System aus Metall und antiferromagnetischen Isolator bei. Dabei erzeugen die Magnonen (im Gegensatz zu Phononen in konventioneller Supraleitung) die effektive Elektron-Elektron-Wechselwirkung, welche die Supraleitung bewirken könnte. Des Weiteren trug dieses Projekt zur Berechnung von Verschränkung von Magnonen in antiferromagnetischen Isolatoren und ferromagnetischen Lagen, die durch Dipol-Dipol-Wechselwirkung gekoppelt sind, bei. Diese Verschränkung könnte eine wichtige Resource für zukünftige Anwendungen in der Quanteninformationsverarbeitung oder in der Quantenkommunikation sein.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Superconductivity at metal-antiferromagnetic insulator interfaces. Physical Review B, 100(12).
Fjærbu, Eirik Løhaugen; Rohling, Niklas & Brataas, Arne
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Theory of quantum entanglement and structure of the two-mode squeezed antiferromagnetic magnon vacuum. Physical Review B, 105(5).
Wuhrer, D.; Rohling, N. & Belzig, W.
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Even-odd effect for spin current through a thin antiferromagnetic insulator. Physical Review B, 108(21).
Rohling, Niklas & Troncoso, Roberto E.
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Dipole–dipole-interaction-induced entanglement between two-dimensional ferromagnets. Applied Physics Letters, 125(2).
Wuhrer, D.; Rohling, N. & Belzig, W.
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Influence of disorder at insulator-metal interface on spin transport. Physical Review B, 111(5).
Seyed, Heydari Mahsa; Belzig, Wolfgang & Rohling, Niklas
