Dritter Förderzeitraum 2024-2027:
A03 Spin+A-Magnete: Computergestützte Spintronik mit Altermagneten und Antiferromagneten
Prof. Dr. Jairo Sinova (Institut für Physik, JGU)
Dr. Libor Šmejkal(Institut für Physik, JGU)
Das Projekt A03 untersucht spinabhängige Phänomene in der kürzlich von uns entdeckten altermagnetischen Phase und verbindet diesen Durchbruch mit unseren Errungenschaften in der antiferromagnetischen Spintronik, die beide in den vorangegangenen Förderperioden erzielt wurden. Altermagnete weisen eine unkonventionelle spinpolarisierte d/g/i-Wellen-Bandstruktur im reziproken Raum auf, die ihnen einige einzigartige Eigenschaften von Altermagneten sowie einige für die Spintronik günstige Eigenschaften von Ferromagneten und Antiferromagneten verleiht. In der nächsten Förderperiode werden wir den spinabhängigen Transport, Spin-Drehmomente und optische Effekte in Altermagneten sowohl im elektronischen als auch im magnonischen Bereich untersuchen und mit Antiferromagneten vergleichen, einschließlich altermagnetischer/antiferromagnetischer Hybridsysteme.
Zweiter Förderzeitraum 2020-2023:
A03 Spin+Orbitronik: Antiferromagnetische und ferromagnetische topologische Spintronik
Prof. Dr. Jairo Sinova (Institut für Physik, JGU)
Im Projekt A03 werden strominduzierte Spin-Orbit-Momente und spinabhängiger Transport in Antiferromagneten, sowie in hybriden ferromagnetischen/antiferromagnetischen Systemen theoretisch erforscht. Wir werden untersuchen, wie diese Phänomene durch die topologischen Eigenschaften der Quasiteilchen innerhalb der Bandstruktur beeinflusst und kontrolliert werden können. Dieses Projekt wird das Konzept des Néel-Spin-Orbit-Drehmoments erweitern und den anomalen und Spin-Hall-Effekt in diesen Systemen untersuchen. Wir werden Symmetrieanalyse, effektive Modelle und First-Principle-Rechnungen kombinieren und Methoden zur direkten Manipulation und zum Auslesen der antiferromagnetischen Ordnung entwickeln.
Erste Förderperiode 2016-2019:
A03 Spin+Orbitronik: Elektrisch erzeugte Spin-Orbit-Momente und Rein-Spin-Ströme
Prof. Dr. Jairo Sinova (Institut für Physik, JGU)
Im Projekt A03 werden Spin-Orbit-Kopplungseffekte, die zu Spin-Orbit-Momenten führen, theoretisch untersucht. Wir werden die in einem paramagnetischen Material durch den Spin-Hall-Effekt erzeugten Spinströme sowie die Nicht-Gleichgewichts-Spindichte in den freien Ladungsträgern in einem ferromagnetischen Metall berechnen, die wiederum über die Spin-Spin-Austauschwechselwirkung ein Drehmoment auf die lokalen magnetischen Momente ausübt. Durch die Abbildung von ab-initio-Bandstrukturberechnungen in verschiedenen Dünnschicht-Heterostrukturen auf mikroskopische Tight-Binding- und effektive Modelle und die Verwendung dieser als Input für Nicht-Gleichgewichts-Spin-Ladungstransport-Codes wird eine vollständige mikroskopische Analyse zur Vorhersage der Drehmomente durchgeführt. Aus den experimentellen Ergebnissen werden wir die Stärken der Spinströme und der daraus resultierenden Spin-Bahn-Drehmomente ableiten, die helfen werden, deren Ursprung zu verstehen. Die Ergebnisse werden dann genutzt, um die Systeme für eine maximale Effizienz der Spin-Manipulation zu optimieren.
Ziel 1: Entwickeln eines mikroskopischen Verständnisses von SOTs und verwandten, durch Spin-Orbit-Wechselwirkung induzierten Phänomenen durch die Durchführung von ab-initio-Rechnungen in einer Vielzahl von Heterostrukturen und Materialzusammensetzungen, sowie der Abhängigkeit der magnetokristallinen Anisotropie von der Dehnung und der Grenzfläche und chiralen Wechselwirkungen
Ziel 2: Ableiten von effektiven Modellen, um ein tiefes physikalisches Verständnis der SOTs und verwandter spin-orbit-induzierter Effekte in Bezug auf generische Wechselwirkungen und Projektionen aus den ab initio-Rechnungen zu erhalten