[논문 리뷰] Antiferromagnetic opto-spintronics: Part of a collection of reviews on antiferromagnetic spintronics

Petr Němec, M. Fiebig외 2명|arXiv (Cornell University)|2017. 05. 30.

Multiferroics and related materials참고 문헌 119인용 수 156

한 줄 요약

본 논문은 전자기 복사가 반강자성체에서 스핀 순서를 탐지하고 제어하는 데 어떻게 사용될 수 있는지 조사하고, 스핀 펌핑, terahertz 스핀 다이내믹스, 다중강자성체 순서 매개변수의 역전과 같은 다가오는 주제를 강조한다.

ABSTRACT

Control and detection of spin order in ferromagnets is the main principle allowing storing and reading of magnetic information in nowadays technology. The large class of antiferromagnets, on the other hand, is less utilized, despite its very appealing features for spintronics applications. For instance, the absence of net magnetization and stray fields eliminates crosstalk between neighbouring devices and the absence of a primary macroscopic magnetization makes spin manipulation in antiferromagnets inherently faster than in ferromagnets. However, control of spins in antiferromagnets requires exceedingly high magnetic fields, and antiferromagnetic order cannot be detected with conventional magnetometry. Here we provide an overview and illustrative examples of how electromagnetic radiation can be used for probing and modification of the magnetic order in antiferromagnets. Spin pumping from antiferromagnets, propagation of terahertz spin excitations, and tracing the reversal of the antiferromagnetic and ferroelectric order parameter in multiferroics are anticipated to be among the main topics defining the future of this field.

연구 동기 및 목표

• 반자성체를 스핀트로닉스 응용에 유리한 이유(순자화의 부재 및 교차 간섭 감소 등)를 제시한다.
• 전자기 복사를 이용해 반강자성 순서를 탐지하고 수정하는 방법을 보여준다.
• 미래의 반강자성 옵토스핀트로닉스 형성에 영향을 주는 주요 현상과 실험적 접근을 조명한다.
• 관련 물질에서의 스핀 다이내믹스 및 결합된 강자성 질서 간의 예시를 제시한다

제안 방법

• 광학 및 THz 복사가 반강자성 질서와 상호 작용하는 개념과 메커니즘을 논의한다.
• 광학적으로 유도된 스핀 다이내믹스의 예시와 실험적 관찰을 제시한다.
• 반강자성 순서 매개변수를 탐 probing하기 위한 잠재적 실험 경로와 측정 기술을 개략한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 전자기 복사에 의해 반강자성 스핀 순서를 제어할 수 있는 메커니즘은 무엇인가?
• RQ2 광학 및 THz 기술이 반강자성 다이내믹스와 순서 매개변수를 탐지하고 특성화하는 방법은 무엇인가?
• RQ3 스핀 펌핑과 테라헤르츠 스핀 激발은 반강자성 스핀트로닉스에서 어떤 역할을 하는가?
• RQ4 다중 강자성 결합이 반강자성 및 강전기 순서 매개변수의 역전을 추적하는 데 어떤 도움을 주는가?

주요 결과

• 전자기 복사는 강한 자기장 없이도 반강자성 순서를 탐지하고 수정하는 경로를 제공한다.
• 테라헤르츠 스핀 다이내믹스와 스핀 펌핑은 미래의 반강자성 스핀트로닉스의 핵심 주제로 확인된다.
• 다중강자성체에서 반강자성 및 강전기 순서 매개변수의 역전을 추적하는 것이 연구의 핵심 영역으로 부각된다.