近日，中国·太阳集团(tcy8722·官方网站)SunCityGroup|欢迎莅临 版权所有青年教师刘婷婷在自旋电子学领域取得新研究进展，相关成果以“Tunable spin-wave nonreciprocity in ferrimagnetic domain-wall channels（《亚铁磁畴壁通道中可调谐的自旋波非互易性》）”为题发表于国际期刊《Physical Review B》（《物理评论B》）。刘婷婷为论文的第一和通讯作者，王文军教授和电子科技大学刘阳博士为共同通讯作者，华南师范大学秦明辉教授参与指导了本研究工作。
自旋波是磁有序系统的集体激发，因不受焦耳热限制和可以携带角动量等优势，在信息存储和处理方面具有巨大应用潜力。最近研究表明，手性材料中的自旋波传播具有内在的非互易特性，即相反方向自旋波传输存在不对称性。前人研究揭示了静磁表面自旋波在薄膜表面传播的非互易性，Dzyaloshinskii–Moriya相互作用(DMI)可以引发磁子的非互易传播。这类对称性破缺现象为操控自旋波信息传输提供了新的机遇，但同时，非互易效应对固有手性的强依赖也给可编程自旋波器件的设计带来了严峻挑战。因此，探寻有效和便捷调控自旋波传播非互易性的新手段对实验和器件设计至关重要。
图1亚铁磁畴壁中自旋波传播示意图
本研究针对亚铁磁体系，通过理论计算结合微磁学模拟揭示了外加磁场调控自旋波在畴壁中的非互易传播行为（图1）。研究计算了自旋波束缚态的色散关系，理论表明了自旋波的非互易性由DM相互作用、净自旋角动量δs和磁场H共同决定。具体而言，净角动量δs和磁场H的符号相反时，自旋波非互易性增强（图2）。另外，在亚铁磁畴壁中可以激发一个无能隙的声学自旋波模式和一个有能隙的光学自旋波模式，该能隙可以由DM相互作用、层间耦合系数以及净角动量δs进一步调节。这些结果表明，外加磁场可以作为一种灵活而有效的手段来调节亚铁磁畴壁中自旋波传播的非互易特性，为实现基于自旋波的可编程信息处理器件奠定了理论基础。
图2 亚铁磁畴壁中自旋波的色散关系
本研究受到国家自然科学基金面上项目，中国博士后科学基金，山东省自然科学基金和太阳集团tcy8722博士科研启动经费等项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1103/nlgc-rh7s
(审核：刘才龙)