A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä
Nonlinear spin torque, pumping, and cooling in superconductor/ferromagnet systems (2020)

Ojajärvi, Risto; Manninen, Juuso; Heikkilä, Tero T.; Virtanen, Pauli (2020). Nonlinear spin torque, pumping, and cooling in superconductor/ferromagnet systems. Physical Review B, 101 (11), 115406. DOI: 10.1103/PhysRevB.101.115406

JYU-tekijät tai -toimittajat

Julkaisun tiedot

Julkaisun kaikki tekijät tai toimittajat: Ojajärvi, Risto; Manninen, Juuso; Heikkilä, Tero T.; Virtanen, Pauli

Lehti tai sarja: Physical Review B

ISSN: 2469-9950

eISSN: 2469-9969

Julkaisuvuosi: 2020

Volyymi: 101

Lehden numero: 11

Artikkelinumero: 115406

Kustantaja: American Physical Society

Julkaisumaa: Yhdysvallat (USA)

Julkaisun kieli: englanti

DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.101.115406

Avoin saatavuus: Julkaisukanava ei ole avoin

Julkaisukanavan avoin saatavuus:

Julkaisun avoin saatavuus:

Julkaisu on rinnakkaistallennettu (JYX): https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/68327

Julkaisu on rinnakkaistallennettu: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202003132498

Rinnakkaistallenteen verkko-osoite (pre-print): https://arxiv.org/abs/1907.00424

Tiivistelmä

We study the effects of the coupling between magnetization dynamics and the electronic degrees of freedom in a heterostructure of a metallic nanomagnet with dynamic magnetization coupled with a superconductor containing a steady spin-splitting field. We predict how this system exhibits a nonlinear spin torque, which can be driven either with a temperature difference or a voltage across the interface. We generalize this notion to arbitrary magnetization precession by deriving a Keldysh action for the interface, describing the coupled charge, heat, and spin transport in the presence of a precessing magnetization. We characterize the effect of superconductivity on the precession damping and the antidamping torques. We also predict the full nonlinear characteristic of the Onsager counterparts of the torque, showing up via pumped charge and heat currents. For the latter, we predict a spin-pumping cooling effect, where the magnetization dynamics can cool either the nanomagnet or the superconductor.

YSO-asiasanat: suprajohtavuus; suprajohteet; magneetit; nanoelektroniikka

Vapaat asiasanat: spin caloritronics; spin transfer torque

Liittyvät organisaatiot

Hankkeet, joissa julkaisu on tehty

OKM-raportointi: Kyllä

Raportointivuosi: 2020

Alustava JUFO-taso: 2