- magnon的热激发？
- Spin Seebeck effect (SSE)
- magnon的电激发？
- Spin Hall effect (SHE)
- 铁磁体中的畴壁?
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.XY19070043
- YIG是立方晶系，晶格常数1.2376nm，与GGG的晶格常数1.2373十分接近，所以常以GGG作为外延生长YIG的基底。
- 实验上一般对magnon输运的测量：
电激发方法的电流会在Pt中产生热，所以magnon的电激发经常伴随着热激发。
分离两者的方法
- 电学方法：二次谐波技术。一次谐波对应于磁振子拖拽磁电阻效应 (magnon-mediated magnetoresistance，MMR)。二次谐波对应于SSE。
- 测量正负电流方向的非局域信号（MMR与输入电流相关，但SSE是热效应与输入电流方向无关）
- 影响Pt/YIG结构非局域信号的因素：
- YIG薄膜的厚度
- 外加磁场的强度（用以调节YIG的磁化方向）
- 输入电流的大小（SHE，SSE）
- 温度（YIG中magnon的散射）
- YIG的磁结构（顺磁结构中的SSE和SP，YIG的非晶结构也能传输magnon而且更高效）
- 文章动机：分析在Pt/YIG结构中不同因素对非局域magnon信号的影响
- 方法：综述，回顾
- 结论：不同因素是如何影响magnon信号的
- 用数值程序研究温度对Pt/YIG系统中自旋输运的影响。
- 调研温度对此系统的影响的文献
doi:10.27604/d.cnki.gwlys.2020.000053
各向异性磁阻效应(AMR)：铁磁金属中电阻受到电流与磁化强度之间相对取向的影响。 物理机制：铁磁金属中的自旋轨道耦合导致电子的散射依赖其运动方向和体系的磁化强度方向的相对取向。- AMR曾被广泛运用于硬盘的磁读头上[9]。
巨磁阻效应(GMR)：磁性多层薄膜结构中，不同薄膜的磁化强度的相对取向的改变导致体系电阻发生明显变化的现象。 Grunberg和Fert分别发现当外加磁场使不同层的磁化强度从反平行变为平行排列时，体系电阻了生明显变化。两人获2007年诺奖。- 但所需磁场大小在10kOe量级，太大。
- Dieny提出自旋阀结构NiFe/Cu/NiFe/FeMn，提高了GMR对磁场的灵敏度，被运用于高灵敏度磁读头，显著提高了硬盘存贮密度。
- GMR的物理过程可以用Mott的二流通道模型来半定量解释。体系电阻可以看成不同自旋通道的并联电阻。平行排列时
其中一个通道的散射大，另一个散射小，所以并联电阻小。反平行排列时，两个自旋通道在整个体系中都受到较强的
散射，对应于体系的高阻状态。（只考虑了体散射，没考虑界面散射、电流与磁化的相对取向）
隧穿磁阻效应(TMR)：电子在铁磁层(F)/绝缘层(I)/铁磁层(F)结构中的隧穿电流依赖于两铁磁层中磁化方向的相对取向的现象。- 以非晶氧化铝为势垒层(I)的室温TMR比值最高为80%。
- MgO为势垒层可实现604%的室温TMR。
当自旋流进入铁磁体中时，进入铁磁体中的巡游电子的自旋通过与局域磁矩的交换作用会把其一部分自旋角动量转移给局域磁矩。 可以用以实现对自旋或局域磁矩的电学操控，传统上用磁场来诱导磁矩翻转。Berger也预言了STT可以激了出局域磁矩中的自旋波(SW)。 非均匀铁磁体系中的 LLG 方程已被广泛用于研究电流驱动畴壁、涡旋以及Skyermion的运动等
目前产生自旋流的方式有三种：
- SHE: 在存在自旋轨道耦合的非磁性金属（上下自旋电子比例相同，产生纯自旋流）中，施加电流会导致不同自旋的电子向相反的方向运动，
从而在横向诱导纯自旋流。
不需要外加磁场，在样品边缘产生自旋积累，而不是电荷积累。SHE的产生机制目前有三种：- 内禀机制[67,74-76]
- 斜散射机制
- 边跳机制
- SSE：磁性材料中温度梯度所诱导的自旋流或自旋电压的现象。由于可以不依赖于电子的运动，广泛存在于磁性金属、磁性半导体和磁性绝缘体中。
SSE的机制：？ - 自旋泵浦效应 (SPE)：铁磁体中的磁矩进动时，它会向旁边与它接触的非磁金属层中注入一个自旋流。自旋泵浦电流的表达式[97]:
其中，G^Rmix和G^Imix分别是自旋混合电导的实部与虚部，与界面处自旋相关的散射有关。
magnon带-\hbar的自旋角动量！主要的研究方向有：
- 电荷流与自旋流的转化
- NM中的电荷流(electron) –> SHE –> NM中的自旋流(electron) –> 界面处的s-d交换作用 –> 磁性材料中的自旋流(magnon)
- 磁性材料中的温度差 –> SSE –> 磁性材料中的自旋流 –> SPE –> NM中的自旋流(electron) –> ISHE –> NM中的电荷流(electron)
- 寻找magnon的良导体
- 基于magnon的逻辑器件
- magnon的电场激发与操控
零温平衡态时的密度矩阵为
温度不为零的平衡态多体体系
非平衡态时没有温度的概念，上述的式（2.4）微扰展开不成立，Schwinger和Keldysh提出了新的处理方法。参考文献第二章。
- 昴萨格倒易过程？[95]
- 铁磁共振？
- 交叉对比STT和SP在不同文献中的含义？
- 各个效应的机制都是什么？
- 本文的可信度有多高？概念的解释准确吗？有没有需要怀疑的地方？
- 什么是magnon?
- 铁磁体、反铁磁体？
- doi:10.27235/d.cnki.gnjiu.2020.001189
由于巨磁阻效应的发现，1989年被称为自旋电子学元年。
- LLG方程
- 自旋波
- STT效应
反向电流时，由自由层进入固定层的自旋方向不同的电子被固定层反射，再次进入自由层，对自由层的磁矩进行翻转。
doi:10.27157/d.cnki.ghzku.2019.004853
- 其他自由度来替代电荷、自旋等内禀自由度，同样实现现代信息存储和二进制编码的“0”、“1”态? 谷电子自由度。
- Graphene能带结构中的K和K‘点。
- 谷电子学
- SPE
通过外加微波场照射磁性材料，调节外场大小以抵消其阻尼损耗，达到共振时，可以产生稳定的自旋流，通过界面的交换作用
注入到非磁金属中。
磁振子自旋电子学中的一个重要的参数：界面处的magnon-electron转换效率。
magnon色散关系复杂，是多种相互作用共同导致的结果。
到第19页，调控和操纵磁振子输运
- 文章idea: 共线反铁磁体中的SHE, SSE, SPE, 还有FM/AFM/FM结构中的magnon transfer torque都有研究了。
非共线AFM中有比FM金属中更强的AHE（反常Hall effect），非共线AFM绝缘体中发现了THE(thermal Hall effect), SSE, SNE.
实验上在非共线AFM材料Mn3Z中发现在SHE, ISHE.
- 共线的反铁磁体：magnon谱有两套简并的分支，其角动量分别平行或反平反于Neel矢量。
- 非共线反铁磁体：平均角动量的大小和方向依赖于magnon的动量。
- 方法：耦合Boltzman方程
- 结论：在非共线的反铁磁金属中，可以用电流（纯电学方法）激了magnon流。非共线AFM中magnon的自旋与动量锁定， 加电场产生传导电子流后，电子与magnon散射，将动量传递给magnon，从而产生净magnon动量，导致自旋流。 零温时，自旋电导趋于零。
- 问题：FM中的magnon流 –> 共线AFM中的magnon流 –> 非共线AFM中的magnon流
- 它们的理论描述之间有什么区别？
- 方法：Kubo公式
- 结论：用Kubo公式推导了side-jump和skew-scattering对自旋霍尔电导的贡献。minority-spin电子的自旋霍尔电导正比于温度的3/2次方， 可以用来研究half-metallic铁磁体中的minority-spin电子态。
- 问题：可以关注一下这两个机制贡献的自旋霍尔电导公式。
- 文章idea：2014年到2015年有三个实验组发现了反铁磁材料NiO也可以在室温下传导自旋流，这与传统认识相背，因为反铁磁中上下自旋比例相同。
这导致反铁磁开始受到关注。已有两个理论工作来解释此现象，都是基于反铁磁中的磁相干动力学，但都没能定量地解释实验数据。本文的自旋输运理论 基于反铁磁型热磁振子的扩散，解释了电压信号随材料厚度的peak行为，与实验定量地符合。
产生自旋流的方法：
- SHE（电流激发）
- 铁磁共振(FMR)驱动的自旋泵浦(SP)（微波激发FMR）
- SSE（热激发）
探测自旋流的方法：
- ISHE（探测电场或电流）
- IRRE（Rashba-Edelstein effect）
- STT（探测材料磁矩改变）
spin-flop过程是变磁跃迁的一个例子。变磁跃迁是由于施加磁场而引起的磁序（定性）变化的总称。有几种机制可以发生这种情况。 spin-flop过程是这种变化的一种特殊类型。它与反铁磁体有关。尽管在反铁磁体中没有净磁化，但局部磁矩通常确实具有磁矩取向的首选轴。 这些被称为（交错）磁化的易轴。您可能知道（或在合适的教科书中查找）单畴反铁磁体中的静磁化率不是各向同性的： 在垂直于易轴的方向上施加磁场时，静磁化率更大。这反过来意味着（忽略各向异性能量）在能量上有利于反铁磁体将 其交错磁化垂直于外部场对齐。 （要遵循此声明，请查看磁化和磁化率的定义以及它们与所施加场的能量导数的关系）。 在存在磁各向异性（即存在交错磁化的易轴）的情况下，这种（磁晶）各向异性与上述术语（塞曼能量）之间会出现竞争。 在各向异性不太强的情况下，场感应项可能导致交错磁化方向远离易轴旋转。该材料仍然主要是反铁磁体 （由于施加的场/有限磁化率而具有净磁化，导致略微倾斜的配置），但力矩的方向已偏离无场情况下的易轴。 这称为spin-flop（变磁）跃迁。
The spin flop process is an example of a metamagnetic transition. A metamagnetic transition is a general term for (qualitative) changes in magnetic order due to the application of a magnetic field. There are several mechanisms by which something of this kind may occur.
The spin flop process is one particular kind of such a change. It is related to antiferromagnets. Although in antiferromagnets there is no net magnetization, the local moments usually do have preferred axes for the moment orientation. These are then called the easy axes of (staggered) magnetization. You may know (or look it up in a suitable textbook) that the static magnetic susceptibility in single domain antiferromagnets is not isotropic: it is larger when the magnetic field is applied in a direction perpendicular to the easy axis. This in turn implies that (neglecting anisotropy energy) it is energetically favorable for an antiferromagnet to align its staggered magnetization perpendicular to the external field. (To follow this statement, review the definition of magnetization and susceptibility and their relation to derivatives of energy w.r.t. the applied field).
In the presence of magnetic anisotropy (i.e. the existence of easy axes of staggered magnetization) a competition arises between this (magnetocrystalline) anisotropy and the term discussed above (a Zeeman energy). In case of not too strong anisotropy, the field induced term may cause a rotation of the direction of staggered magnetization away from the easy axis. The material is then still largely an antiferromagnet (with a net magnetization due to the applied field / finite susceptibility, resulting in a slightly canted configuration), but the orientation of the moments has turned away from what is the easy axis in the field free case. This is called a spin flop (metamagnetic) transition.
magnon的色散关系：omega = v k^2.
- 文章idea: 近期发现了声子的frequency comb，虽然magnon与phonon在很多方面很类似，但magnon系统中的optical frequency comb目前还没有研究。
- 方法：研究了magnon-skyrmion的相互作用
- 发现：在驱动幅度大于阀值后会产生magnonic frequency comb，是一个非线性散射过程，涉及三个magnon。频率间隔等于skyrmion的breathing频率，因此可以用电学或磁学的手段来调控。在一大类磁孤子中有普遍性，激了magnon系统中非线性物理的研究。
产生纯自旋流的三种方法：SPE, SHE, SSE. 自旋流的探测可以用：ISHE
磁系统中产生skyrmion的机制有很多，它们也可以相互协同作用。主要机制及产生的skyrmion大小为：
- 长程的磁偶极相互作用（大小：100nm~1um，由于成本及稳定性被放弃作用磁存贮单元）
- DMI（5nm~100nm，只存在于空间反濱对称破缺的材料中，总是使相邻自旋趋向于垂直排列）
- 阻挫交换作用（~1nm）
- 自旋交换相互作用（~1nm）
MnSi材料中存在DMI，当外磁场足够大时，所有自旋都指向波矢方向，形成铁磁相。螺旋磁结构的稳定与 各向异性能密切相关。各向异性能太大将更趋向于形成铁磁态。
两种典型的skyrmion结构，特征是：中心处自旋反平行于外磁场，自旋沿径向逐渐旋转到平行磁场方向。 根据翻转方式的不同，分为Bloch型和Neel型skyrmion.
关于skyrmion的基本性质，首先要明白一个概念：Berry phase. Berry phase与材料的拓扑性质相关， skyrmion是个拓扑非平庸结构，它的动力学可以用Berry phase来描述，称为洐生电动力学。
介观体系中的电导在扩散区表现出普适行为，即普适的电导涨落(UCF)只依赖于体系的维度与对称性。 根据RMT，有三种系综或对称性(文献2)。在扩散区，普适的公式为rms(G)=c_d/sqrt(beta)e^2 /h. 目前只有扩散区的研究，
- 自旋流基础 实验、理论、计算方法
- magnon自旋流输运的前沿文献，APS的108篇文献
- 会的方法，能算吗？
- Anderson无序对自旋输运的影响，在写的文章
- skyrmion文献调研
- 应该边找边看，筛选了再下载精读？还是应该都下好再筛选？
- 应该边搜索，边看，同时筛选了下载，再筛选精读！