本文报道了Pt/Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$（YIG）/Pt系统在不同温度$T$（3 K < $T$ < 300 K）下的非局域自旋塞贝克效应（nlSSE）随磁场$B$（10 T）的变化. nlSSE电压随着$B$的增加而相对于输入功率（所施加的充电电流的平方$I^2$）以线性方式减小。当塞曼能量在低温下超过热能时，nlSSE的降低变得显著，这可以解释为与nlSSE相关的磁振子的冻结。此外，我们发现了nlSSE在低温（$T$ < 20 K）下随$I$增加的非线性功率依赖性，在该温度下，$B$诱导的信号降低变得不太明显。我们的实验结果表明，在非线性制度的高能量磁振子的人口超过预期的热能。我们还估计了磁振子自旋扩散长度作为$B$和$T$的函数。
英文摘要：
We report the nonlocal spin Seebeck effect (nlSSE) in a lateral configuration of Pt/Y$_3$Fe$_5$O$_{12}$(YIG)/Pt systems as a function of the magnetic field $B$ (up to 10 T) at various temperatures $T$ (3 K < $T$ < 300 K). The nlSSE voltage decreases with increasing $B$ in a linear regime with respect to the input power (the applied charge-current squared $I^2$). The reduction of the nlSSE becomes substantial when the Zeeman energy exceeds thermal energy at low temperatures, which can be interpreted as freeze-out of magnons relevant for the nlSSE. Furthermore, we found the non-linear power dependence of the nlSSE with increasing $I$ at low temperatures ($T$ < 20 K), at which the $B$-induced signal reduction becomes less visible. Our experimental results suggest that in the non-linear regime high-energy magnons are over populated than those expected from the thermal energy. We also estimate the magnon spin diffusion length as functions of $B$ and $T$.
Quantitative Temperature Dependence of Longitudinal Spin Seebeck Effect at High Temperatures
本文报道了Pt/YPDMATHABMM Fe $_5$ O $_{12}$（YIG）/Pt系统中纵向自旋Seebeck效应随温度变化的测量结果。实验结果表明，Pt/YIG/Pt系统的LSSE电压随温度的升高而迅速降低，在居里温度以上消失。Pt/YIG/Pt体系在居里温度下的LSSE电压临界指数为3，远大于YIG磁化曲线的临界指数。这种差异突出了这样一个事实，即LSSE的机制不能用YIG中简单的静态磁性来解释。
Longitudinal Spin Seebeck Effect Free from the Proximity Nernst Effect
这封信提供了证据的内在纵向自旋塞贝克效应（LSSE），是免费的从异常能斯特效应（ANE）所造成的外部邻近效应。我们报告的LSSE在Au/Y3 Fe 5 O 12（YIG）和Pt/Cu/YIG系统中的观察，显示LSSE出现时，即使接近ANE的机制被清楚地删除。此外，在传统的Pt/YIG结构中，我们通过比较不同磁化强度和温度梯度配置中的电压将LSSE与ANE分离;发现ANE污染即使在Pt/YIG结构中也小得可以忽略。
Origin of the thickness-dependent low-temperature enhancement of spin Seebeck effect in YIG films
研究了重金属（HM）/Y3 Fe 5 O 12（YIG）双层膜中纵向自旋Seebeck效应（SSE）随不同磁场强度、不同HM探测材料和YIG厚度（nm ~ mm）的变化.我们证明，这种增强表现出明显的依赖于膜的厚度，更明显的较厚的薄膜和消失的薄膜薄于600 nm。峰值温度取决于所施加的磁场强度以及检测材料和界面，揭示了一个更复杂的行为超出了目前讨论的声子-磁振子耦合机制，只考虑体效应。虽然厚度依赖性和磁场依赖性可以很好地解释的框架中的磁振子驱动的SSE考虑到频率依赖的传播长度的热激发的磁振子在散装材料，SSE的温度依赖性显着影响的界面耦合到相邻的检测层。这表明，以前被忽视的界面效应发挥了关键作用，并在HM中检测到的自旋电流穿过界面，并取决于不同的HM的磁振子频率不同。
Longitudinal spin Seebeck effect contribution in transverse spin Seebeck effect experiments in Pt/YIG and Pt/NFO
本文研究了在Y3 Fe 5 O 12（YIG）和NiFe 2 O 4（NFO）磁性绝缘体上淀积的10 nm薄Pt带在膜面温度梯度下的反自旋霍尔电压。我们观察到典型的自旋Seebeck效应的特性，虽然我们没有观察到的Pt条的电压的符号的变化时，它被认为是最显着的横向自旋Seebeck效应的特征从热侧移动到冷侧。因此，我们所观察到的电压产生的纵向自旋Seebeck效应的寄生面外的温度梯度，这可以模拟不同的材料和导热系数的接触尖端和尖端加热。这项工作提供了新的见解解释横向自旋塞贝克效应实验，这仍在讨论中。
Imaging Magnetization Structure and Dynamics in Ultrathin YIG/Pt Bilayers with High Sensitivity Using the Time-Resolved Longitudinal Spin Seebeck Effect
我们展示了一种仪器的时间分辨磁成像，是高度敏感的面内磁化状态和动态的薄膜双层的钇铁石榴石（Y3 Fe 5 O 12，YIG）/Pt：时间分辨纵向自旋Seebeck（TRLSSE）效应显微镜。我们通过聚焦皮秒激光来检测YIG内的局部面内磁取向，以通过自旋Seebeck效应从YIG产生热驱动的自旋电流到Pt中，然后使用Pt中的逆自旋霍尔效应将该自旋电流转换为输出电压。为了建立TRLSSE的时间分辨率，我们表明，图案化的YIG（20 nm）/Pt（6 nm）/Ru（2 nm）线的脉冲光加热产生小于100 ps的磁化相关的电压脉冲。我们证明TRLSSE显微镜图像静态磁结构和千兆赫兹频率的磁共振动力学与亚微米的空间分辨率和磁取向低于0.3 $^{\circ}/\sqrt{\text{Hz}}$的灵敏度在YIG。
Evidence for the role of the magnon energy relaxation length in the Spin Seebeck Effect
Pt的自旋Seebeck效应的温度相关数据|YIG（Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$）|GGG（$_3$ $_5$ O $_{12}$）的特性。这种效应被报道为自旋塞贝克电阻率（SSR），逆自旋霍尔场除以热通量，以规避膜内温度梯度的不确定性。SSR是YIG厚度的非单调函数。一个扩散模型的磁振子运输演示了如何这些数据提供证据的存在两个不同的长度尺度的热自旋运输，自旋扩散长度和磁振子能量弛豫长度。
Critical suppression of spin Seebeck effect by magnetic fields
研究了Pt/YPDMATHABMM Fe $_5$ O $_{12}$（YIG）结系统在不同磁场和温度下的纵向自旋塞贝克效应（LSSE）。我们发现，LSSE电压在Pt/YIG板系统被抑制，通过施加高磁场，这种抑制是在低温下的关键增强。在室温附近，Pt/YIG板系统中的场诱导LSSE抑制太大，不能简单地通过考虑磁振子激发中的塞曼能隙的影响来解释。这一结果要求我们将磁振子频率依赖机制引入到LSSE的情形中，低频磁振子对LSSE起主导作用。观察到的磁场依赖性的LSSE电压的变化，通过改变YIG的厚度，这表明由低频磁振子的热自旋转换被抑制在薄的YIG薄膜，由于这种磁振子的长的特征长度。
Spectral characteristics of time resolved magnonic spin Seebeck effect
自旋塞贝克效应（SSE）为低能耗的新型自旋电子器件带来了希望。对于进一步的进展至关重要的基本物理学尚未完全澄清。这项研究的时间分辨纵向SSE的磁性绝缘体钇铁石榴石（YIG）的结论是，一个实质性的贡献，自旋电流源于小波矢量亚热交换磁振子。我们的发现与S. R. Boona和J.P. Heremans，Phys.Rev.B90，064421（2014）。在技术上，自旋电流动力学是基于Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程处理的，该方程还包括磁振子对热浴的反作用，而与时间相关的热梯度的形成是通过热方程耦合到磁化动力学自洽地描述的
Long lifetime of thermally-excited magnons in bulk yttrium iron garnet
自旋电流是由于热流动而在磁性材料中产生的，这种效应称为内禀自旋-塞贝克。这种体玻色子自旋电流由扩散的热磁振子云组成，由磁振子化学势（$μ_{m}$）参数化，在钇铁石榴石（YIG）中具有几微米的扩散长度。瞬态光热测量自旋塞贝克效应（SSE）作为温度的函数揭示了$μ_{m}$的时间演化，由于本征SSE在YIG。界面SSE在< 2 ns while the intrinsic SSE signal continues to evolve at times >500 $μ$ s时发展，主导了体YIG中SSE的温度依赖性。利用有限元方法（FEM）将含时SSE数据拟合到一个多温度耦合自旋/热输运模型中，其中磁振子自旋寿命（$τ$）和磁振子-声子热化时间（$τ_{mp}$）作为拟合参数.从300 K到4 K，$τ_{mp}$的变化范围为1 ~ 10 ns，而$τ$的变化范围为2 ~ 60 $μ$ s，自旋寿命在90 K达到峰值。在低温下，观察到$τ$的减少与铁磁共振测量中报告的杂质弛豫一致。这些结果表明，热磁振子云YIG包含极低频磁振子（~10 GHz）提供光谱洞察微观散射过程中涉及的磁振子自旋/热扩散。
Role of Magnon-Magnon Scattering in Magnon Polaron Spin Seebeck Effect
在Y3 Fe 5 O 12（YIG）/Pt异质结中，磁振子的自旋塞贝克效应（SSE）信号随温度的变化而急剧变化.在低温下，它表现为总SSE信号的下降，但随着温度的升高，下降逐渐减小，然后变成峰值。我们将观察到的峰谷跃迁归因于四磁振子散射率的快速上升。我们的分析提供了重要的见解的微观起源的杂交激发和整体的温度依赖性的SSE异常。
Thermal conductance of thin film YIG determined using Bayesian statistics
薄膜钇铁石榴石（YPDMATHABMM Fe $_5$ O $_{12}$）是研究热生纯自旋电流和自旋塞贝克效应的典型材料。3 Ω法是一种已建立的测量薄膜跨平面热导率的技术，但不能以其标准形式用于YIG/GGG（Ga $_3$ Gd $_5$ O $_{12}$）系统。我们使用二维热传输建模，并介绍了一种基于贝叶斯统计的技术，以评估从3 Ω方法的测量数据。我们的分析方法使我们能够研究传统使用的3-omega分析无法访问的材料系统。薄膜YIG的热导率随温度变化的数据对于自旋热电子学领域的实验具有重要意义。在这里，我们显示的数据之间的室温和10 K的薄膜覆盖了很宽的厚度范围，以及磁场效应的热导率在10 K和50 K之间。
反常霍尔效应被认为是铁磁金属独特的输运性质，是由自旋极化和自旋轨道耦合共同作用引起的。然而，最近的实验表明，这种效应也发生在与磁性绝缘体（钇铁石榴石（YIG））接触的金属（Pt）中，即使采取预防措施以确保金属中没有感应磁化。我们提出了一个理论，这种效果的基础上从磁界面和自旋霍尔效应在大块的金属自旋相关的散射的联合行动。与以前的理论不同，我们预测的效果是一阶的自旋轨道耦合，就像传统的异常霍尔效应-唯一的区别是空间分离的自旋轨道相互作用和磁化。为此，我们将这种效应命名为\textit{nonlocal anomalous Hall effect}，并预言其符号将由金属中自旋霍尔角的符号决定。理论计算的AH电导率与Pt/YIG结构中的测量值符合得很好。
Strain-Induced Enhancement of Spin Pumping in Pt/YIG Bilayers
Instituto de Nanociencia y Nanotecnología, CNEA-CONICET（纳米科学与技术研究所）；Instituto Sábato, UNSAM（萨巴托研究所）；Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón, UNIZAR-CSIC（阿拉贡纳米与材料研究所）；Laboratoire Albert Fert, CNRS, Thales, Université Paris-Saclay（阿尔贝·费尔实验室）；Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)（国家科学研究委员会）；Instituto Balseiro, CNEA-UNCuyo（巴尔塞罗研究所）；Centro Científico y Tecnológico de Valparaíso-CCTVal, Universidad Técnica Federico Santa María（瓦尔帕莱索科技中心）；Departamento de Física, Universidad Técnica Federico Santa María（物理系）；Instituto de Física del Litoral (CONICET-UNL)（海岸物理研究所）；Institute of Environmental Technology, CEET, VSB - Technical University of Ostrava（环境技术研究所）；CIC nanoGUNE BRTA（nanoGUNE研究中心）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯克巴斯克科学基金会）；Departamento de Física de la Materia Condensada, UNIZAR（凝聚态物理系）；Laboratorio de Microscopías Avanzadas, UNIZAR-CSIC（先进显微镜实验室）
Ultrafast Measurements of the Interfacial Spin Seebeck Effect in Au and Rare-Earth Iron Garnet Bilayers
我们研究了金/铁石榴石界面上的皮秒自旋电流响应于超快激光加热的Au膜中的电子。在光加热后的皮秒内，由于金属中的电子和绝缘体中的磁振子之间的界面温度差，会出现界面自旋电流。本文报道了Au与稀土铁石榴石绝缘体（RE $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$，其中RE为Y，Eu，Tb，Tm）之间界面纵向自旋Seebeck效应的测量结果。我们使用时域热反射（TDTR）的测量来表征超快光加热的双层的热响应。我们使用时间分辨的磁光克尔效应（TR-MOKE）测量的Au层来测量自旋积累的时间演化的Au膜。我们观察到Au/TmIG之间的自旋Seebeck效应是Au/YIG双层的三倍。Au中的电子与TmIG层中的磁振子之间的界面热导为~3 $\frac{MW}{m^2 K}$。
Complex THz and DC inverse spin Hall effect in YIG/Cu$_{1-x}$Ir$_{x}$ bilayers across a wide concentration range
我们测量了在很宽的Ir浓度范围内（$0.05 \leqslant x \leqslant 0.7$）的钇铁石榴石上的Cu $_{1-x}$ Ir $_{x}$薄膜的逆自旋霍尔效应。自旋电流是通过自旋塞贝克效应触发的，或者通过直流温度梯度，或者通过金属层的超快光学加热。自旋霍尔电流分别通过电接触或所发射的THz辐射的测量来检测。与这两种方法，我们揭示了相同的Ir浓度依赖性，遵循一个新的复杂的，非单调的行为相比，以前的研究。对于小的Ir浓度的信号最小值进行观察，而一个明显的最大值出现在附近的等原子组成。我们确定这种行为起源于不同的自旋霍尔机制的相互作用，以及在铜$_{1-x}$铱$_{x}$的综合自旋电流密度的浓度依赖性变化。DC和超快刺激所获得的一致结果表明，所研究的材料即使在超快时间尺度上也可以进行有效的自旋-电荷转换，从而使已建立的自旋电子测量方案能够转移到太赫兹范围内。
Magnetic coupling in Y$_3$Fe$_5$O$_{12}$/Gd$_3$Fe$_5$O$_{12}$ heterostructures
铁磁材料Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$（YIG）由于其极低的阻尼而成为研究磁振子性质的原型材料。通过用具有净磁矩的其他稀土元素代替钇，我们可以引入额外的自旋自由度。本文研究了脉冲激光外延生长的$_3$ Fe $_5$ O $_{12}$ /$_3$ Fe $_5$ O $_{12}$（YIG/GIG）异质结中的磁耦合。通过体敏磁强计、表面敏自旋Seebeck效应（SSE）和自旋霍尔磁电阻（SMR）测量，我们确定了异质结构的磁化强度随温度和外加磁场的变化规律。YIG和GIG的Fe子晶格之间的铁磁耦合主导了异质结构的整体行为。由于温度依赖的钆矩，可以确定整个双层系统的磁补偿点。随着YIG厚度的增加，由于铁力矩的平行排列，该补偿点向较低温度移动。我们表明，我们可以通过调整各层的厚度来控制异质结构的磁性，为基于耦合磁绝缘体的磁振子器件开辟了一个大的运动场。这些器件可以潜在地控制类似于巨磁阻器件中的电子输运的磁振子输运。
Bulk and Interface Effects Based on Rashba-Like States in Ti and Ru Nanoscale-Thick Films: Implications for Orbital-Charge Conversion in Spintronic Devices
Magnetic field induced modulation of heat transport in CrPS$_4$ probed by TaIrTe$_4$ transverse Seebeck thermometry
University of Groningen（格罗宁根大学）；Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室）；School of Physics and Astronomy, University of Leeds（利兹大学物理与天文学院）
