Tittel: Spin wave modulation in antiferromagnetic magnonic crystals with interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction
Veileder: Arne Brataas, Roberto Troncoso
Sammendrag: Framveksten av fagomradet spinntronikk har åpnet et nytt, interessant felt i fysikken fra bade teoretisk og teknologisk ståsted. Motivert av muligheten for nye mater å sende, prosessere og lagre informasjon, samt nylige eksperimentelle realiseringer av denne typen systemer, velger vi å studere eksitasjonsspekteret til spinn-bølger i et vekselvirkende antiferromagnetisk gitter med en romlig modulert Dzyaloshinskii-Moriya-vekselvirkning mellom nærmeste gitterpunkter. Denne typen modulerte systemer kalles for magnoniske krystaller.
To degenererte spinn-bølge-moder, assosiert med dekomposisjonen av det antiferromagnetiske gitteret i to separate under-gitter, kan propagere i antiferromagneter med kollineære, akse-rettede spinn. Disse to modene representerer en ny frihetsgrad som ikke finnes i konvensjonelle ladnings-baserte elektroniske systemer. Brytningen av den kombinerte tids- og inversjonssymmetrien med et eksternt magnetisk felt og den antisymmetriske Dzyaloshinskii-Moriya-interaksjonen opphever degenerasjonen i modene, og presenterer en mulighet for å kontrollere propageringen deres individuelt. Denne graden av kontroll har flere applikasjoner i det voksende feltet omkring bølge-baserte beregninger, som inkluderer blant annet spinn-bølge-filtre, danningen av spinn-polariserte strømmer, en-veis magnoniske bølgeledere og faseskiftere.
For å finne det lavfrekvente spinn-bølge-spekteret studerer vi en kontinuerlig modell, formulert ved hjelp av to passende antiferromagnetiske ordensparameter-felt. De koblede differensialligningene som beskriver den semi-klassiske dynamikken til feltene vil bli dekoblet og redusert til en enkelt ligning. Denne vil bli brukt til å utarbeide en effektiv spinn-bølge-ligning for de to antiferromagnetiske modene, som vi deretter bruker til a modellere en- og todimensjonale krystaller gjennom periodisk variasjon av styrken til Dzyaloshinskii-Moriya-vekselvirkingen. Det todimensjonale tilfellet har ikke blitt studert tidligere i det teoretiske rammeverket som presenteres her.
Spinn-bølge-dispersjonen til de magnoniske krystallene vil bli utarbeidet og diskutert, med fokus på egenskapene som gjør systemet interessant for mulige applikasjoner.