Interfacial exchange and magnetostatic coupling in a CoFeB/Thulium Iron Garnet heterostructure
Virginia Commonwealth University（弗吉尼亚联邦大学）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Georgetown University（乔治城大学）
研究钴铁硼/钍铁石榴石异质结中界面交换耦合与磁静耦合，通过磁学测量和微磁模拟分析不同厚度钴铁硼层对耦合强度的影响，发现其对磁电读出有重要意义。
2026-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Magnon Spin Current Modulation through Site-Specific Doping in a Compensated Iron Garnet
本研究通过锰掺杂钆铁石榴石，调控磁补偿温度并增强自旋塞贝克信号，归因于自旋混合电导增加和磁振子谱修饰，展示了室温自旋电子学应用潜力。
2025-08-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enhanced spin Seebeck effect signal due to spin-momentum locked topological surface states
自旋动量锁定在受保护的表面状态，使磁振子衰变的磁绝缘体/拓扑绝缘体异质结的有效的电检测。在这里，我们证明了这一属性使用的自旋塞贝克效应，即测量的横向热电响应的温度梯度在整个薄膜的钇铁石榴石，绝缘亚铁磁体，并形成异质结与（BixSb 1-x）2 Te 3，一个拓扑绝缘体。在界面处建立的非平衡磁振子布居可以部分地通过磁振子与拓扑绝缘体的费米能量附近的电子的相互作用而衰减。当这个衰减通道是积极的调谐（BixSb 1-x）2 Te 3的大块绝缘体，出现在垂直于钇铁石榴石的面内磁化方向的大电动势。当费米能级位于体隙中时发生的增强的、可调谐的自旋塞贝克效应比金属中通常的自旋塞贝克效应提供了独特的优势，因此开辟了自旋电子学中令人兴奋的可能性。
2016-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-equilibrium thermodynamics of the longitudinal spin Seebeck effect
本文用磁通和力的非平衡热力学来描述磁化和热输运。利用该理论，我们能够将磁化电流的热力学驱动力确定为有效场$\nabla H^*$的梯度。该定义允许定义自旋塞贝克系数$ε_M$，其涉及$\nabla H^*$和温度梯度$\nabla T$。通过应用该理论的纵向自旋塞贝克效应的几何形状，我们能够获得产生大的磁化电流的最佳条件。此外，通过使用最近的实验结果，我们获得了一个数量级的值的$ε_{M} \sim 10^{-2}$ TK $^{-1}$的钇铁石榴石（Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$）。
2015-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Platinum/Yttrium Iron Garnet Inverted Structures for Spin Current Transport
通过脉冲激光沉积在5 nm厚的溅射Pt上的钆镓石榴石衬底（GGG）（110）上生长30-80 nm厚的钇铁石榴石（YIG）薄膜。在生长后快速热退火时，尽管存在中间Pt膜，但单晶YIG（110）出现，就好像它外延生长在GGG（110）上一样。YIG表面显示原子台阶与均方根粗糙度为0.12 nm的平坦平台上。Pt/YIG和GGG/Pt界面都具有原子级的尖锐性。结果表明，YIG（110）薄膜具有明显的面内单轴磁各向异性，<001>在9.32 GHz处具有明显的易磁化轴，峰-峰铁磁共振线宽为7.5 Oe，与GGG上外延生长的YIG相似。自旋霍尔磁电阻和纵向自旋Seebeck效应在倒置双层膜表明良好的Pt/YIG界面质量。
2016-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Surface sensitivity of the spin Seebeck effect
研究了界面质量对钇铁石榴石（YIG）-铂（Pt）双层膜系统自旋塞贝克效应（SSE）的影响。SSE的大小和形状受到YIG单晶表面的机械处理的强烈影响。我们观察到SSE信号的饱和磁场H_{sat}随着机械处理从55.3 mT增加到72.8 mT。H_{sat}的大小变化可归因于由于Pt/YIG系统中的处理诱导的表面应变或形状各向异性而导致的垂直磁各向异性的存在。我们的结果表明，SSE是一个强大的工具，调查在界面处的磁各向异性。
2014-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Topological insulator Bi2Se3 films on rare earth iron garnets and their high-quality interfaces
量子材料如拓扑绝缘体（TI）与磁绝缘体（MI）的集成对于自旋电子学和量子计算具有重要的技术意义。在这里，我们报告了良好的结晶度的c轴取向的外延TI薄膜Bi 2Se 3生长MI膜，稀土铁石榴石（ReIG），如铥铁石榴石（Tm 3Fe 5 O 12，TmIG）的分子束外延（MBE）与硒缓冲的低温（SBLT）生长技术。我们展示了条纹反射高能电子衍射图案开始从第一个五重层的Bi 2Se 3，表明高品质的界面TmIG和Bi 2Se 3之间，研究界面交换耦合效应的先决条件。Bi 2Se 3/TmIG双层膜中的反常霍尔效应和Bi 2Se 3引起的TmIG铁磁共振场的位移表明了强的界面交换相互作用。我们已经可重复地生长高品质的Bi 2Se 3/ReIG和接口使用这种新的TI生长方法，这可能适用于生长其他类型的范德华（vdW）异质结构。
2018-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Magnon mode selective spin transport in compensated ferrimagnets
我们研究了绝缘补偿亚铁磁体/普通金属双层膜系统中磁振子热自旋电流的产生及其跨界面的模式选择性自旋输运。自旋塞贝克效应信号表现出非单调的温度依赖性与两个符号的变化的检测到的电压信号。使用不同的亚铁磁性石榴石，我们证明了所观察到的复杂的自旋塞贝克效应的温度依赖性的普遍性。为了了解它的起源，我们系统地改变亚铁磁石榴石和金属层之间的界面，并通过使用不同的金属层，我们建立界面效应起主导作用。它们不仅修改自旋塞贝克效应信号的幅度，而且特别地还改变其温度依赖性。通过改变温度，我们可以选择占主导地位的磁振子模式，我们分析我们的结果，揭示模式选择性的界面传输概率为不同的磁振子模式和接口。所选系统的比较揭示了半定量的界面耦合的细节取决于所涉及的材料，所获得的信号的场依赖性的支持。
2017-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Induced magneto-transport properties at palladium/yttrium iron garnet interface
由于钯（Pd）的薄层直接沉积在钇铁石榴石或YIG（Y3 Fe 5 O 12）磁性绝缘体膜上，Pd产生了低场和高场磁输运效应，这在单独的Pd或YIG上的厚Pd中是不存在的。Pd的低场磁电阻峰跟踪YIG薄膜的矫顽场，而更大的高场磁电阻和霍尔效应与YIG的体磁化强度没有明显的关系。Pd中的高场磁输运效应是由Pd中的界面局部矩引起的。
2013-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Linear-response theory of spin Seebeck effect in ferromagnetic insulators
我们建立了自旋Seebeck效应的线性响应理论，即，由在铁磁体中流动的热流产生自旋电压。我们的方法侧重于自旋的集体磁激发，即，magnons。我们表明，线性响应配方为我们提供了一个定性和定量的了解，在一个原型磁铁，钇铁石榴石中观察到的自旋塞贝克效应。
2011-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Time resolved spin Seebeck effect experiments
在这封信中，我们提出了瞬态热电实验的结果，在室温下进行的钇铁石榴石/铂双层。在应用随时间变化的热梯度时，我们观察到一个特性的低通频率响应的随后热电电压的截止频率高达37 MHz。我们解释我们的结果的自旋Seebeck效应，并认为，小波矢磁振子是次要的自旋Seebeck效应在我们的薄膜混合结构。
2014-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Short-range Thermal Magnon Diffusion in Magnetic Garnet
利用自旋塞贝克效应（SSE），研究了热自旋电流在磁性绝缘体薄膜中的短程传播距离。我们通过比较在同一器件上添加热化覆盖层之前和之后的SSE信号来消除由温度和化学电势梯度驱动的自旋电流的歧义。我们报告说，测得的自旋衰变行为附近的热源是很好的占扩散模型的磁振子扩散长度是在亚微米范围内，\textit{i.e.}两个数量级小于以前的估计推断从长程行为。我们的研究结果强调了在应用扩散理论来描述热磁振子输运时的警告，其中单个衰变长度可能无法捕获所有长度尺度上的行为。
2020-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Observation of magnon-polarons in a uniaxial antiferromagnetic insulator
磁振子极化子是磁振子和声子之间的一种杂化激发，最早在钇铁石榴石中被报道为自旋塞贝克效应响应的异常。在这里，我们报告的观察反铁磁（AFM）磁振子极化子在单轴AFM绝缘体Cr2 O3。尽管磁振子的能量相对高于声学声子的能量，但在~ 6 T的自旋翻转跃迁附近，左手磁振子谱向下移动，与声学声子杂化形成AFM磁振子-极化子，这也可以通过自旋Seebeck效应来探测。自旋Seebeck信号被发现是增强由于磁振子极化子在低温下。
2020-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Damping in yttrium iron garnet film with an interface
我们报告了强阻尼增强在200 nm厚的钇铁石榴石（YIG）薄膜由于在界面处的自旋不均匀性。生长诱导的薄界面钆铁石榴石（GdIG）层反铁磁（AFM）交换耦合与其余的YIG层。铁磁共振（FMR）线宽$ΔH$的面外角度变化反映了由于YIG中存在交换类弹簧矩排列而导致的有效磁化强度$Δ4 πM_{eff}$的大的不均匀分布。我们探测自旋的不均匀性在YIG-GdIG界面进行面内角度变化的共振场$H_{r}$，导致单向功能。除了固有的本征吉尔伯特贡献外，大的非本征$Δ4πM_{eff}$贡献表明YIG膜中的进动阻尼增强。
2021-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Reconstruction of an effective magnon mean free path distribution from spin Seebeck measurements in thin films
深入了解能量载体的平均自由程（MFP）分布对于设计和调整材料的输运性质至关重要。在这方面，一个显着的身体的工作已经调查了声子和电子MFP分布，然而，类似的研究磁振子MFP分布还没有进行到目前为止。在这项工作中，我们使用的厚度依赖性测量的钇铁石榴石薄膜的纵向自旋塞贝克（LSSE）的影响，重建的累积分布的SSE相关的有效磁振子MFP。通过使用Guo等人[Phys.Rev.X6，031012（2016）]报道的实验数据，我们采用了A.J.Minnich，[Phys.Rev.Lett.2016]提出的声子MFP重建算法。109，205901（2012）]并将其应用于磁振子。重建结果表明，不同MFP的磁振子对总LSSE的贡献不同，有效磁振子MFP分布远远超出其典型平均值。
2017-01-16 cond-mat.mtrl-sci
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。
2017-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of thermal spin pumping by orbital angular momentum of rare earth iron garnet
在铁磁和非磁性金属的双层中，自旋泵浦可以由热梯度产生。自旋电流的产生取决于界面的自旋混合电导和铁磁层的磁性。稀土铁石榴石由于其低的本征阻尼，常被用作自旋塞贝克实验中的铁磁层。然而，它实际上是一个反铁磁耦合磁晶格的亚铁磁，稀土铁石榴石的稀土磁晶格对热自旋泵浦的贡献还不是很清楚。在这里，我们专注于镧系元素的磁性的影响，并表明，稀土铁石榴石的轨道角动量增强热自旋电流产生的镧系元素取代的钇铁石榴石。
2022-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Sputtered terbium iron garnet films with perpendicular magnetic anisotropy for spintronic applications
我们报道了磁控溅射法制备的外延铽铁石榴石（TbIG）薄膜的结构、磁性和界面自旋输运性质。通过在高温下或在室温下在钆镓石榴石（GGG）衬底上生长膜，然后在两种情况下均高于750 °C进行热退火，来实现高结晶度。该薄膜显示出由压缩应变引起的大的垂直磁各向异性（PMA），并且通过生长条件或衬底晶格参数的选择来调节结构和磁性。利用Pt/TbIG异质结的温度相关反常霍尔效应（AHE）测量了TbIG薄膜的亚铁磁补偿温度（TM）。在所研究的膜中，发现TM在190-225 K之间，即，X射线光电子能谱学测量表明，该温度比体相温度低约25-60 K，这是由于石榴石晶格中Tb缺陷和氧空位的共同作用。本文报道的溅射TbIG薄膜具有大的PMA和高度可调的性能，可以为广泛的自旋电子学实验和器件应用提供合适的材料平台。
2023-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Unexpected structural and magnetic depth dependence of YIG thin films
我们报告测量钇铁石榴石（YIG）薄膜生长在钆镓石榴石（GGG）和钇铝石榴石（YAG）衬底上，有和没有薄的Pt顶层。我们提供了三个主要的结果：在Pt/YIG界面的界面区域的观察，我们把一个限制的Pt层的感生磁性，并确认在GGG/YIG界面的界面层的存在。极化中子反射仪（PNR）被用来给深度依赖的结构和磁性的这些结构。我们发现，一个薄膜的钇铁石榴石上GGG是最好的描述由三个不同的层：界面层附近的GGG，约5纳米厚和非磁性，磁性体相，和非磁性和成分不同的薄层附近的表面。我们推测，底层，这是独立的膜厚度，是由Gd扩散。顶层在反自旋霍尔效应测量中可能是极其重要的，并且最可能是Y2 O3或非常类似的。在PNR中的任何感应力矩的Pt的磁灵敏度增加的Y2 O3层的存在下，任何时刻被发现是小于0.02 uB/原子。
2017-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Trans-scale spin Seebeck effect in nanostructured bulk composites based on magnetic insulator
National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；Toyota Technological Institute（名古屋工业大学）；The University of Tokyo（东京大学）
通过动态粉末溅射和低温烧结制备Pt涂层钇铁石榴石粉末的纳米结构块体复合材料，实现跨尺度自旋塞贝克效应，克服薄膜扩散限制，实现可扩展体积热电发电。
2026-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Spin Seebeck effect through antiferromagnetic NiO
本文报道了Pt/YIG双层膜和Pt/NiO/YIG三层膜的温度依赖性自旋Seebeck测量结果，其中YIG（Yttrium iron garnet，Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$）是一种绝缘亚铁磁体，NiO是一种反铁磁体. NiO层的厚度从0到10 nm变化。在Pt/YIG双层膜中，施加到YIG的温度梯度刺激动态自旋注入到Pt中，这在Pt中产生反自旋霍尔电压。NiO层的存在使自旋注入呈指数衰减，在180 K下衰减长度为$2 \pm 0.6$ nm。衰减长度随温度的升高而增加，在360 K时衰减长度达到最大值$5.5 \pm 0.8$ nm.没有NiO的自旋Seebeck信号的振幅的温度依赖性在20 K处显示出$6.5 \pm 0.5$ $μ$ V/K的宽的最大值。在NiO的存在下，最大值急剧转移到更高的温度，可能与衰减长度的增加。这意味着NiO是最透明的顺磁-反铁磁转变附近的磁振子传播。当1-2 nm NiO层夹在Pt和YIG之间时，我们没有看到在其他论文中报道的驱动到Pt中的自旋电流的增强。
2016-06-28 cond-mat.mtrl-sci
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。
2019-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of magnon-phonon interactions in gadolinium iron garnet
基于交换常数的第一性原理方法得到了自旋波谱，用声子计算方法计算了声子谱，并提取了磁振子-声子相互作用引起的磁振子谱$Δω$展宽.使用所获得的交换常数，我们重现实验居里温度和补偿温度的自旋模型，使用大都会蒙特卡罗（MC）模拟。在低频区，磁振子-声子色散交叉点的拟合位置与中子非弹性散射实验一致。我们发现YIG中的$Δω$和磁振子波矢$k$具有相似的关系。声自旋波分支的展宽与$k^{2}$成正比，而类YIG声分支和光分支的展宽是常数。在特定的$k$下，$τ_{mp}$的磁振子-声子热化时间分别约为$10^{-9}$ ~s、$10^{-13}$ ~s和$10^{-14}$ ~s.该研究为发展自旋波介导的自旋Seebeck效应的清晰理解提供了具体和有效的信息，并补充了GdIG晶格动力学计算的不足。
2019-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Spin Seebeck effect in two-sublattice ferrimagnets in the vicinity of $T_{\rm C}$
本文发展双亚晶格亚铁磁体的金兹堡-朗道理论，证明界面奈尔耦合是解释YIG/Pt体系自旋塞贝克效应凸向下温度依赖性的关键。
2025-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
2015-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental test of the spin mixing interface conductivity concept
我们进行了定量的，比较研究的自旋泵，自旋Seebeck和自旋霍尔磁阻效应，所有检测通过反自旋霍尔效应在一系列的20多个钇铁石榴石/Pt样品。我们的实验结果完全支持目前，完全基于自旋电流，理论模型使用一组合理的参数自旋混合电导，自旋霍尔角和自旋扩散长度。我们的研究结果建立了纯粹的自旋电子性质的上述效果，并提供了一个定量的描述，特别是自旋塞贝克效应。
2013-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Identifying the origin of the non-monotonic thickness dependence of spin-orbit torques and interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction in a ferrimagnetic insulator heterostructure
通过自旋轨道力矩（SOTs）对磁性进行电操纵有望实现高效的自旋电子器件。在磁性绝缘体和重金属组成的系统中，SOT直到最近才开始研究，特别是在具有界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（iiiT）的系统中。在这里，我们定量地研究了一系列的钆镓石榴石（GGG）/铥铁石榴石（TmIG）/铂（Pt）异质结的SOT效率和iT与不同的TmIG和Pt的厚度。我们发现，作为磁性层厚度的函数的非单调SOT效率是不一致的1/厚度依赖性预期从一个简单的界面SOT机制。此外，考虑到TmIG的绝缘性质，我们的结果不能解释的SOT机制建立的金属磁体的横向电荷自旋电流可以注入和退相的磁性层。相反，我们可以解释这种非单调行为的模型的基础上的界面自旋混合电导的厚度相关的交换分裂能量的影响，通过确定的相位差的反射自旋上和自旋下的电子在TmIG / Pt界面。通过研究Pt厚度对GGG / TmIG / Pt系统的影响，发现GGG / TmIG / Pt系统的有效载流子浓度与Pt厚度无关，表明GGG / TmIG界面是该系统的载流子浓度源。我们的工作表明，SOT和SOT可以来自两个不同的接口，这使得独立优化的SOT和SOT的先进手性自旋电子学与低阻尼磁绝缘体。
2020-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic spin Seebeck effect across the spin-flop transition: A stochastic Ginzburg-Landau simulation
基于含时的Ginzburg-Landau方程，对单轴绝缘反铁磁体和相邻金属的双层膜进行了数值模拟，研究了自旋翻转过程中的反铁磁自旋Seebeck效应.通过直接模拟相邻金属层中导电电子自旋密度${\bf s}$的变化率，我们证明了当${\bf s}$与反铁磁体的交错磁化${\bf n}$的界面耦合占主导地位时，反铁磁自旋Seebeck效应在自旋翻转跃迁中发生符号反转，而当${\bf s}$与磁化强度${\bf m}$的界面耦合占主导地位时，没有出现符号反转。此外，我们表明，符号反转的影响程度的自旋退相的金属层。我们的结果表明，符号反转不是一个简单的单轴反铁磁体的一般属性，但控制的微观细节的交换耦合在界面处和自旋退相的金属层。
2022-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Barium Hexaferrite Thin Films as a Scalable Magnetic-Insulator Platform for Proximity-Engineered Spintronics
Indian Institute of Science（印度科学学院）；Birla Institute of Technology & Science Pilani - K K Birla Goa Campus（比拉理工学院皮拉尼分校-K K 比尔拉果阿校区）
本研究确立无需应变工程的溅射生长六方钡铁氧体（BaM）薄膜为具有本征垂直各向异性的可扩展磁绝缘体，可用于邻近工程自旋电子学及拓扑异质结构器件。
2026-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Thermographic measurements of the spin Peltier effect in metal/yttrium-iron-garnet junction systems
用锁相热成像（LIT）方法研究了不同金属（Pt、W、Au单层和Pt/Cu双层）/亚铁磁绝缘体（钇铁石榴石：YIG）结系统中自旋Peltier效应（SPE），即自旋电流注入产生的热电流。SPE由穿过金属/YIG界面的自旋电流激发，该自旋电流通过经由自旋霍尔效应向金属层施加电荷电流而产生。LIT方法使得SPE的热成像不受焦耳加热贡献的影响。重要的是，我们观察到自旋电流引起的温度调制不仅在Pt/YIG和W/YIG系统中，而且在Au/YIG和Pt/Cu/YIG系统中，排除了由于金属/YIG界面附近的邻近感生铁磁性引起的异常Ettingshausen效应的可能污染。正如我们以前的研究中所证明的，SPE信号仅限于金属/YIG界面附近;我们通过减少用于LIT测量的样品表面上的红外发射层中的热扩散引起的空间模糊来支持这一结论。我们还发现SPE的YIG厚度依赖性与在相同Pt/YIG样品中测量的自旋Seebeck效应相似，这意味着它们之间的相互关系。
2017-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Unified formulation of interfacial magnonic pumping from non-collinear magnets
我们建立了一个一般的公式，自旋电流的磁振子泵之间的正常金属和磁性绝缘体的界面，有效的任何非共线的磁性配置中的线性自旋波制度。该电流通过在非平衡态下驱动系统来产生，覆盖诸如热自旋注入（自旋塞贝克效应）或通过绝缘体的照射（自旋泵浦）的自旋电压的设置。为了简单起见，我们在蜂窝拓扑铁磁体的特殊情况下说明了该公式，并涵盖了自旋Seebeck和自旋泵浦设置。我们展示了拓扑参数如何影响自旋流，并提出了一种方法，主要是从拓扑边缘磁振子的自旋泵的情况下获得的贡献。
2021-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Micrometer thick single crystal iron-garnet films on a diamagnetic buffer layer for cryogenic applications
通过抗磁缓冲层实现微米厚单晶YIG薄膜，显著降低损耗，为低温量子计算提供关键材料支持。
2025-11-24 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Understanding spin currents from magnon dispersion and polarization: Spin-Seebeck effect and neutron scattering study on Tb3Fe5O12
本文通过自旋塞贝克效应与中子散射研究Tb3Fe5O12，揭示磁振子色散、能隙和极化如何解释磁补偿温度处的信号反转及低温衰减，强调动量-能量分辨微观信息对理解磁振子自旋流的重要性。
2024-04-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin Seebeck imaging of spin-torque switching in antiferromagnetic Pt/NiO heterostructures
由于奈耳序的电控制打开了可靠的反铁磁自旋电子器件的大门，理解反铁磁开关的微观机制至关重要。空间分辨的研究是必要的，以区分多个不均匀的开关机制，然而，进展一直受到缺乏桌面技术成像的内尔秩序。我们证明了自旋塞贝克显微镜作为一个敏感的，桌面上的反铁磁顺序薄膜成像方法，并应用这种技术来研究NiO/Pt和Pt/NiO/Pt异质结构的自旋扭矩开关。我们建立了NiO中的界面反铁磁自旋Seebeck效应作为表面Néel顺序的探针，解决了晶体孪晶畴内的反铁磁自旋畴。通过在施加电流诱导的自旋力矩之前和之后成像，我们解决了自旋畴旋转和畴壁运动，同时起作用。我们将自旋Seebeck图像的变化与通过自旋霍尔磁阻的平均Néel取向的电测量相关联，证实了我们的反铁磁顺序图像。
2019-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism of paramagnetic spin Seebeck effect
本文从理论上研究了正常金属（NM）/顺磁绝缘体（PI）双层膜系统中的自旋塞贝克效应（SSE）。通过线性响应方法，我们计算了PI到NM的热自旋抽运和NM到PI的自旋回流，其中考虑了NM中的传导电子自旋和PI中的局域自旋之间的界面交换耦合引起的自旋翻转散射.我们发现在NM和PI中自旋的有效温度不同的情况下，在界面处出现有限的自旋流，其强度随着局域自旋$S$密度的增加而增加.我们的模型很好地再现了磁场诱导的顺磁SSE在Pt/Gd $_3$ Ga $_5$ O $_{12}$实验观察时，塞曼能量是可比的热能，这可以解释为抑制界面自旋翻转散射。本研究结果提供了一个洞察顺磁性SSEs和热致自旋电流产生的磁性材料的机制。
2023-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of the Spin Seebeck Effect at a Topological-Insulator/Ferromagnetic-Insulator Interface
自旋塞贝克效应是指相邻磁系统中热驱动自旋电流在金属中感应的电压信号。我们提出了一个理论的自旋塞贝克信号的情况下，支持的电压信号的导体是拓扑保护的二维表面态系统之间的界面铁磁绝缘体（FI）和拓扑绝缘体（TI）。我们的理论使用狄拉克模型的TI表面状态，并假设海森堡交换耦合TI准粒子和FI磁化。自旋Seebeck电压是由TI表面态在半无限热驱动FI表面散射非平衡磁振子粒子数引起的。我们的理论很容易推广到任何二维导体中的自旋塞贝克电压是交换耦合到表面的FI。使用Bi $_2$ Te $_3$和钇铁石榴石材料参数计算的表面态载流子密度依赖的信号强度与最近的实验是一致的。
2017-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction and chiral magnetic textures in a ferrimagnetic insulator
重金属和铁磁金属多层膜中的界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction）使得新型手性自旋结构（如Skyrmions）能够稳定化。另一方面，磁性绝缘体可以表现出增强的动力学和性能，例如较低的磁阻尼，因此，将界面阻尼所实现的性能与绝缘系统相结合是有意义的。在这里，我们证明了存在的界面的异质结构，包括绝缘磁性层。我们使用的双层垂直磁化绝缘的铥铁石榴石（TmIG）和重金属铂，并发现一个令人惊讶的强大的界面，结合自旋轨道扭矩的结果，在有效的开关。通过厚度依赖性测量的界面的起源被确认，揭示了特征1/厚度依赖性与一个数量级的衰减长度相比，金属层。我们结合手性自旋结构和自旋-轨道转矩的有效切换和识别skyrmions，使我们能够建立GGG/TmIG接口的起源的prone。
2019-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Giant widening of interface magnetic layer in almost compensated iron garnet
在沿易磁化方向取向的磁场中，双子晶格亚铁磁体经历从共线到倾斜的磁相转变。本工作利用磁光法拉第效应研究了生长在Gd $_3$ Ga $_5$ O $_{12}$衬底上的补偿铁石榴石（Lu $_{3-{\rm{x}}}$ Bi $_{\rm{x}}$）（Fe $_{5-{\rm{y}}-{\rm{z}}}$ Ga $_{\rm{y}}$ Al $_{\rm{z}}$）O $_{12}$薄膜的磁光跃迁。在补偿温度附近，观察到具有复杂形状的过渡的前体。使用一个特殊的样品具有可变的厚度，我们证明了前体的界面起源。钆从衬底扩散到膜中形成具有增强的磁化的薄混合层。它在薄膜中诱导出扩展的不均匀磁结构。由于混合磁性层的易面各向异性，出现了两个台阶形状的前体。我们强调，在接近补偿温度时，薄膜中的非均匀磁化分布的有效宽度极大地增长。
2022-01-01 cond-mat.mtrl-sci
Femtosecond formation dynamics of the spin Seebeck effect revealed by terahertz spectroscopy
理解自旋角动量的转移是现代磁学研究的基本内容。一个典型的例子是通过加热相邻的金属膜在磁性绝缘体中产生磁振子。在这里，我们揭示了这种自旋塞贝克效应的初始步骤与<27 fs的时间分辨率使用太赫兹光谱双层铁磁钇铁石榴石和铂。当用红外激光脉冲激发金属时，在与金属电子热化相同的~ 100 fs时间尺度上产生自旋塞贝克电流$j_\textrm{s}$。这一观察结果突出表明，有效的自旋转移严重依赖于载流子倍增，并由金属-绝缘体界面散射的传导电子驱动。分析模型表明，电子的动力学几乎是瞬间印在$j_\textrm{s}$上的，因为它们的自旋只有~4fs的相关时间，并且没有惯性地偏转亚铁磁矩。在材料表征，界面探测，自旋噪声光谱和太赫兹自旋泵的应用出现。
2018-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Long range pure magnon spin diffusion observed in a non-local spin-Seebeck geometry
利用非局域自旋塞贝克效应测量了热激发磁振子自旋的自旋扩散长度。在钇铁石榴石（YIG）大块单晶中，聚焦激光热激发磁振子自旋。自旋横向扩散，并使用Pt逆自旋霍尔效应检测器进行采样。热输运建模和温度相关的测量表明，虚假的温度梯度下的Pt探测器的情况下，并确认实验几何形状的非局部性质。值得注意的是，我们发现，热激发的磁振子自旋YIG旅行超过120 $μ$ m在23 K，表明它们是强大的非弹性散射。在23 K时，YIG的自旋扩散长度至少为47 $μ$ m，最高可达73 $μ$ m，而在室温下，其自旋扩散长度下降到小于10 $μ$ m.基于这种长的自旋扩散长度，我们设想基于电绝缘但自旋导电材料的热供电自旋电子器件的发展。
2015-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ionic Modulation of Interfacial Magnetism through Electrostatic Doping in Pt/YIG bilayer heterostructure
钇铁石榴石（YIG）的电压调制具有结构紧凑、响应速度快、能量利用率高等优点，具有重要的理论和实际意义，可广泛应用于各种YIG基自旋电子学，如自旋霍尔、自旋泵浦、自旋Seeback效应等。在此，我们对YIG/Pt双层异质结构进行了界面磁性的离子调制，其中Pt的覆盖会显著影响铁磁（FMR）场的位置，从而实现了双层异质结构中磁性的显著增强。YIG（13 nm）/Pt（3 nm）多层异质结构在4.5 V的小偏压下实现了690 Oe的大电压感生FMR场位移。第一性原理理论模拟表明，由于d轨道电子未得到补偿，静电掺杂诱导的Pt 5+离子具有较强的磁有序性。大电压控制铁磁电阻的变化为新型电压可调YIG基自旋电子学奠定了基础。
2018-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Magnon mediated spin pumping by coupled ferrimagnetic garnets heterostructure
本研究通过耦合亚铁磁YIG/TmIG双层膜与重金属Pt，利用逆自旋霍尔效应实现自旋泵浦，发现界面交换耦合增强泵浦电压，为磁振子器件提供新途径。
2024-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric effects in FeCo|MgO|FeCo magnetic tunnel junctions
采用推广的Landauer-Büttiker方法，从第一性原理出发研究了FeCo |MgO|（001）磁性隧道结的热电系数（Seebeck系数和热导率）.与外延Fe |MgO| Fe（001）MTJ相比，FeCo |MgO| FeCo（001）MTJ通常产生较小的热电效应。的（磁）塞贝克效应是敏感的FeCo $|$ MgO界面的细节。界面氧空位（OV）的存在可以显著增强MTJ的热电效应。我们还计算了角相关的Seebeck系数，提供更多的信息有关的运输物理。我们报告在室温下的Wiedemann-Franz定律的大偏差。
2014-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Criteria for accurate determination of the magnon relaxation length from the nonlocal spin Seebeck effect
热产生的磁振子的非局域输运不仅揭示了自旋塞贝克效应的潜在机制，而且还允许提取磁性材料中的磁振子弛豫长度（$λ_m$），即热磁振子可以传播的平均距离。在这项研究中，我们实验探索钇铁石榴石（YIG）/铂系统更进一步的范围相比，以前的调查。我们观察到，在长距离（$d$）的非本地SSE信号明显偏离一个典型的指数衰减。相反，由于远离加热器的温度梯度，它们可以由非局域产生的磁振子积累主导，并以几何方式衰减为$1/d^2$。我们强调只关注指数机制的重要性（即，中间距离方案）以提取$λ_m$。利用这一原理，我们研究了$λ_m$作为温度的函数在两个YIG薄膜，这是2.7和50 $μ$ m的厚度，分别。我们发现室温下$λ_m$约为15 $μ$ m，在$T=$ 3.5 K时增加到40 $μ$ m.有限元建模结果与实验研究定性一致，也显示了几何衰减超过指数制度。基于实验和模拟结果，我们提出了从非局域自旋Seebeck效应中提取$λ_m$的一般准则。
2017-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnon Diffusion Length and Longitudinal Spin Seebeck Effect in Vanadium Tetracyanoethylene (V[TCNE]$_x$, $x \sim 2$)
本文扩展自旋塞贝克效应理论以纳入磁振子非守恒过程，并在分子基亚铁磁半导体V[TCNE]$_x$中观测到SSR，证实其具有室温下超长磁振子扩散长度与寿命。
2023-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Magnon Pairs and Spin-Nematic Correlation in the Spin-Seebeck Effect
用自旋电子学技术研究奇异磁性材料对于推进磁性和自旋电子学是有效的。在这项工作中，我们报告了不寻常的场诱导抑制自旋塞贝克效应（SSE）在准一维阻挫自旋$\frac{1}{2}$磁体LiCuVO $_4$，已知表现出在很宽的范围内的外部磁场$B$自旋相关。尽管在相同的$B$范围内存在$B$线性等温磁化曲线，但在高于$|B| > 2$ T时发生抑制。这是由于随着$B$的增加，自旋-自旋关联增强的结果。相关性稳定携带自旋2的磁振子对，从而通过防止界面处单个磁振子和传导电子之间的自旋1交换来抑制SSE的界面自旋注入。这一解释得到了综合热力学测量和理论分析的支持。
2019-08-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of nuclear-spin Seebeck effect
热电效应已经应用于发电机和将废热转换成电的温度传感器。然而，这些效应仅限于电子发生，并且由于电子熵淬灭而在低温下不可避免地消失。在这里，我们报告热电发电所造成的核自旋固体：核自旋塞贝克效应。样品是磁性有序材料MnCO $_{3}$，其具有$^{55}$ Mn核的大核自旋（$I = 5/2$）和强超精细耦合，具有Pt接触。在该系统中，我们观察到低温热电信号下降到100 mK由于核自旋激发。我们的理论计算中，考虑了界面Korringa过程定量再现的结果。核热电效应为超低温下的热电科学和技术的探索提供了一条途径。
2021-07-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Modeling transient absorption and thermal conductivity in a simple nanofluid
分子动力学模拟用于模拟含有纳米颗粒的模型流体（纳米流体）的热性质。通过模拟瞬态吸收实验，我们表明，它们提供了一个可靠的测定颗粒和流体之间的界面电阻。分子模拟的灵活性使我们能够分别考虑约束、粒子质量和布朗运动对流体与粒子之间热传递的影响。最后，我们表明，在集体效应的情况下，纳米流体的热导率很好地描述了经典的麦克斯韦石榴石方程模型。
2006-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Effect of magnons on interfacial phonon drag in YIG/metal systems
我们研究了典型的自旋Seebeck异质结构上的衬底-薄膜界面声子拖曳，特别是研究了铁磁磁振子对界面声子-电子拖曳动力学的影响。我们高精度地研究了Pt中的磁振子效应|通过设计磁振子拖曳热电偶实现YIG异质结构;| YIG薄膜和Pt| GGG界面可等温地通过以矩形U形图案化的6 nm Pt膜接近，其中一个臂在250 nm YIG膜上，另一个臂在GGG上。我们测量U的等温端之间的电压，同时施加平行于臂和垂直于底部连接的温度梯度。在施加均匀的温度梯度时，Pt充当差分热电偶。我们对这个样品进行了随温度变化的纵向热电势测量。结果表明，YIG界面实际上降低了薄膜的热电势，这意味着磁振子阻碍声子阻力。我们用低自旋霍尔角的金属Ag和Al代替Pt重复实验。我们发现，在金属界面与YIG的样品中，热电势的声子拖曳峰被杀死。我们还研究了磁热电势和YIG薄膜厚度的依赖关系。这些测量结果证实了我们的发现，磁振子阻碍声子-电子拖曳相互作用在这些异质结的金属界面。
2018-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Cryogenic Magnetization Dynamics in Chemically Stabilized, Tensile-Strained Ultrathin Yttrium Iron Garnets with Tunable Magnetic Anisotropy
Chung-Ang University (CAU)（中央大学）；Max Planck Institute of Microstructure Physics（马克斯·普朗克微结构物理研究所）；Nagoya University（名古屋大学）
研究通过化学稳定性驱动降低低温损耗，揭示超薄YIG薄膜在低温下具有超低损耗和可调磁各向异性，强调化学和动力学因素对 cryogenic 磁性应用的重要性。
2026-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin current generation from sputtered Y3Fe5O12 films
利用自旋抽运和自旋塞贝克效应研究了溅射钇铁石榴石（YIG）薄膜向相邻铂层的自旋电流注入。薄膜厚度为83和96纳米的轴上磁控射频溅射在室温下和随后的后退火制备。从铁磁共振线宽的频率依赖性，阻尼常数已被估计为$(7.0\pm1.0)\times 10^{-4}$。由自旋泵浦和自旋Seebeck效应产生的自旋电流的大小与液相外延制备的YIG膜的值具有相同的数量级。有效的自旋电流注入可以归因于良好的YIG| Pt界面，这是由大的自旋混合电导$(2.0\pm0.2)\times 10^{18}$ m $^{-2}$证实。
2014-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Seebeck effect and thermal spin galvanic effect in Ni80Fe20/p-Si bilayers
自旋电子学和自旋热电子学器件的发展需要自旋电流的有效产生、检测和控制。来自自旋Seebeck效应的热自旋电流已被报道比电自旋注入方法更节能。但是，自旋探测一直是瓶颈之一，因为大自旋轨道耦合的金属是一个必不可少的要求。在这项工作中，我们报告了一个有效的热产生和界面检测的自旋电流。我们在没有重金属自旋探测器的情况下测量了Ni_（80）Fe_（20）（25 nm）/p-Si（50 nm）（多晶）双层膜的自旋塞贝克效应。具有中心对称晶体结构的p-Si具有不显著的固有自旋-轨道耦合，导致可忽略的自旋-电荷转换。我们报道了在Ni_（80）Fe_（20）/p-Si双层结构中，由于界面结构反转的不对称性，产生了Rashba自旋轨道耦合，从而产生了巨大的反自旋-霍尔效应，这是探测自旋-Seebeck效应所必需的.此外，由于热自旋电流效应和自旋-霍尔效应引起的自旋-轨道力矩，p-Si中的热自旋泵导致从p-Si到Ni_（80）Fe_（20）层的自旋电流。热自旋轨道力矩导致25 nm厚的Ni 80 Fe 20层的磁滞崩溃。热自旋轨道转矩可用于存储器应用的有效磁切换。这些科学上的突破可能会推动硅自旋电子学和自旋热电子学器件的发展。
2018-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crossover of magnetodipole and electrodipole contributions in the broadband magneto-optics of bismuth-substituted iron garnets
Abrikosov Center for Theoretical Physics, Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院阿布里科索夫理论物理中心）
本文提出宏观电动力学框架，分离铋取代铁石榴石磁光效应中磁偶极与电偶极贡献，发现红外波段二者交叉相等，并证明s偏振横向克尔效应完全由非对角磁导率驱动，可作为THz至MIR–NIR波段MD活性的稳健探针。
2026-10-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Theory of the spin Seebeck effect influenced by crystal-field excitations in Tb$_3$Fe$_5$O$_{12}$
本文用平均场理论计算TbIG的晶体场激发，揭示沿[111]方向磁场降低C子晶格最低激发能，从而解释低温SSE反预期地被磁场增强。
2025-01-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
