Манганитные гетероструктуры: SrIrO3/La0.7Sr0.3MnO3 и Pt/La0.7Sr0.3MnO3 для возбуждения и регистрации спинового тока

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты экспериментальных исследований поперечного сечения границ гетероструктур SrIrO3/La0.7Sr0.3MnO3 и Pt/La0.7Sr0.3MnO3, в которых при возбуждении ферромагнитного резонанса в пленке La0.7Sr0.3MnO3 возникает спиновой ток, протекающий через границу в структуре. Эпитаксиальный рост тонких пленок иридата стронция SrIrO3 и манганита La0.7Sr0.3MnO3 на монокристаллической подложке (110)NdGaO3 осуществлялся с помощью магнетронного распыления при высокой температуре в смеси газов аргона и кислорода. Спиновая проводимость границы, определяющая амплитуду спинового тока, в общем случае имеющей действительную и мнимую части определялась из частотной зависимости спектра ферромагнитного резонанса пленки La0.7Sr0.3MnO3 и гетероструктур. Показано, что величина мнимой части спиновой проводимости может играть важную роль при определении спинового угла Холла. Для гетероструктур SrIrO3/La0.7Sr0.3MnO3 спиновой угол Холла оказался существенно выше (почти на порядок), чем для гетероструктуры Pt/La0.7Sr0.3MnO3.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Г. А. Овсянников

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: gena@hitech.cplire.ru
Россия, Москва

К. И. Константинян

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Email: karen@hitech.cplire.ru
Россия, Москва

Г. Д. Ульев

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН; Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”, Физический факультет

Email: gena@hitech.cplire.ru
Россия, Москва; Москва

А. В. Шадрин

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Email: gena@hitech.cplire.ru
Россия, Москва; Долгопрудный

П. В. Лега

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН; Российский университет дружбы народов

Email: gena@hitech.cplire.ru
Россия, Москва; Москва

А. П. Орлов

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Email: gena@hitech.cplire.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Дьяконов М.И., Перель В.И. // Письма в ЖЭТФ. 1971. Т. 63. С. 657.
  2. Saitoh E., Ueda M., Miyajima H., Tatara S. // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 88. P. 182509. https://www.doi.org/10.1063/1.2199473
  3. Mosendz O., Vlaminck V., Pearson J.E., Fradin F.Y., Bauer W. G.E., Bader S. D., Hoffmann A. // Phys. Rev. B. 2010. V. 82. P. 214403. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.82.214403
  4. Tserkovnyak Ya., Brataas A., Bauer G.E.W. // Phys. Rev. Lett. 2002. V. 88. P. 117601. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevLett.88.117601
  5. Sinova J., Valenzuela S.O., Wunderlich J., Back C.H., Jungwirth T. // Rev. Mod. Phys. 2015. V. 87. P. 1213. https://www.doi.org/10.1103/RevModPhys.87.1213
  6. Chen Y.-T., Takahashi S., Nakayama H., Althammer M., Goennenwein S.T.B., Saitohand E., Bauer G.E.W. // J. Phys. D: Condens. Matter. 2016. V. 28. P. 103004. https://www.doi.org/10.1088/0953-8984/28/10/103004
  7. Kim J., Sheng P., Takahashi S., Mitani S., Hayashi M. // Phys. Rev. Lett. 2016. V. 116. P. 097201. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.097201
  8. Althammer M., Meyer S., Nakayama H., Schreier M., Altmannshofer S., Weiler M., Huebl H., Geprägs S., Opel M., Gross R., Meier D., Klewe C., Kuschel T., Schmalhorst J.-M., Reiss G., Shen L., Gupta A., Chen Y.-T., Bauer G.E.W., Saitoh E., Goennenwein S.T.B. // Phys. Rev. B. 2013. V. 87. P. 224401. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.87.224401
  9. Kimura T., Otani Y., Sato T., Takahashi S., Maekawa S. // Phys. Rev. Lett. 2007. V. 98. P. 156601. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevLett.98.156601
  10. Ovsyannikov G.A., Shaikhulov T.A., Stankevich K.L., Khaydukov Yu., Andreev N.V. // Phys. Rev. B. 2020. V. 102. P. 144401. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.102.144401
  11. Shaikhulov T.A., Demidov V.V., Stankevich K.L., Ovsyannikov G.A. // J. Phys.: Conf. Series. 2019. V. 1389. P. 012079. https://www.doi.org/10.1088/1742-6596/1389/1/012079.
  12. Ovsyannikov G.A., Constantinian K.Y., Stankevich K.L., Shaikhulov T.A., Klimov A.A. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2021. V. 54. P. 365002. https://www.doi.org/10.1088/1361-6463/ac07e1
  13. Zwierzycki M., Tserkovnyak Y., Kelly P.J., Brataas A., Bauer G.E.W. // Phys. Rev. B. 2005. V. 71. P. 064420. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.71.064420
  14. Yang F., Hammel P.C. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2018. V. 51. P. 2530013. https://www.doi.org/10.1088/1361-6463/aac249
  15. Nan T., Emori S., Boone C.T., Wang X., Oxholm T.M., Jones J.G., Howe B.M., Brown G.J., Sun N.X. // Phys. Rev. B. 2015. V. 91. P. 214416. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.91.214416
  16. Шайхулов Т.А., Овсянников Г.А. // Физика твердого тела. 2018. Т. 60. Вып. 11. С. 2190. https://www.doi.org/10.21883/FTT.2018.11.46662. 22NN
  17. Crossley S., Swartz A.G., Nishi K.O., Hikita Y., Hwang H.Y. // Phys. Rev. B. 2019. V. 100. P. 115163. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.100.115163
  18. Huang X., Sayed S., Mittelstaedt J., Susarla S., Karimeddiny S., Caretta L., Zhang H., Stoica V.A., Gosavi T., Mahfouzi F., Sun Q., Ercius P., Kioussis N., Salahuddin S., Ralph D.C., Ramesh R. // Adv. Mater. 2021. P. 2008269. https://www.doi.org/10.1002/adma.202008269
  19. Dubowik J., Graczyk P., Krysztofik A., Głowinski H., Coy E., Załeski K., Goscianska I. // Phys. Rev. Appl. 2020. V. 13. P. 054011. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevApplied.13. 054011
  20. Овсянников Г.А., Константинян К.И, Калачев Е.А., Климов А.А. // Письма в ЖТФ. 2022. Т. 48. № 12. С. 44. https://www.doi.org/10.21883/PJTF.2022.12.52679. 19187
  21. Gomez-Perez J.M., Zhang X.-P., Calavalle F., Ilyn M., González-Orellana C., Gobbi M., Rogero C., Chuvilin A., Golovach V.N., Hueso L.E., Bergeret F.S., Casanova F. // Nano Lett. 2020. V. 20. P. 6815. https://www.doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c02834
  22. Rosenberger P., Opel M., Geprägs S., Hueb H., Gross R., Müller M., Althammer M. // Appl. Phys. Lett. 2021. V. 118. P. 192401. https://www.doi.org/10.1063/5.0049235
  23. Yi D., Liu J., Hsu S.L., Zhang L., Choi Y., Kim J.W., Chen Z., Clarkson J.D., Serrao C.R., Arenholz E., Ryan P.J., Xu H., Birgeneau R.J., Ramesh R. // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 2016. V. 113. P. 6397. https://www.doi.org/10.1073/pnas.1524689113
  24. Nan T., Anderson T.J., Gibbons J., Hwang K., Campbell N., Zhou H., Dong Y.Q., Kim G.Y., Shao D.F., Paudel T.R., Reynolds N., Wang X.J., Sun N.X., Tsymbal E.Y., Choi S.Y., Rzchowski M.S., Kim Y.B., Ralph D.C., Eom C.B. // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 2019. V. 116. P. 16186. https://www.doi.org/10.1073/pnas.1812822116
  25. Everhardt A.S., Dc M., Huang X., Sayed S., Gosavi T.A., Tang Y., Lin C.-C., Manipatruni S., Young I.A., Datta S., Wang J.-P., Ramesh R. // Phys. Rev. Material. 2019. V. 3. Iss. 5. P. 051201. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevMaterials. 3.051201

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Рентгеновская дифрактограмма от гетероструктуры SrIrO3/La0.7Sr0.3MnO3. Показаны индексы отражений от SrIrO3 (SIO), La0.7Sr0.3MnO3 (LSMO) и подложки NdGaO3 (NGO)

Скачать (195KB)
Метаданные
3. Рис. 2. а – Поперечное сечение гетероструктуры SrIrO3/La0.7Sr0.3MnO3 на подложке NdGaO3, полученное на просвечивающем электронном микроскопе. PtT – технологическая пленка платины нанесенная на гетероструктуру активным химическим распылением. б – Сечение в увеличенном масштабе. в – Послойный элементный состав гетероструктуры

Скачать (858KB)
Метаданные
4. Рис. 3. а – Поперечное сечение Pt/La0.7Sr0.3MnO3 гетероструктуры на подложке NdGaO3, полученное на просвечивающем электронном микроскопе. PtT – технологическая пленка платины, б – послойный элементный состав гетероструктуры

Скачать (590KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Схематическое изображение образца с гетероструктурой SrIrO3/La0.7Sr0.3MnO3, выращенной на подложке (110)NdGaO3 с контактными площадками из Pt. Выводы для снятия напряжения обозначены как V1 и V2 – для измерения и продольного Rx и Ry поперечного спинового магнитосопротивления

Скачать (521KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Угловые зависимости нормированных значений магнитосопротивления гетероструктуры a) SrIrO3/La0.7Sr0.3MnO3 и б) Pt/La0.7Sr0.3MnO3, снятые в поля H = 100 Э при T = 300 K. Эксперимент – квадратные символы, аппроксимация – сплошная линия. Показаны продольное Rx и поперечное Ry магнитосопротивление

Скачать (665KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024