1. GMR, TMR и родственные эффекты.
Спин-зависящий транспорт в ферромагнитных металлах. Экспериментальные результаты по GMR. Теоретические подходы к описанию GMR. TMR. BMR. Другие эффекты магнитосопротивления: нормальное магнитосопротивление, анизотропное магнитосопротивление. Приложения эффектов GMR и TMR.
2. Спиновая аккумуляция, инжектирование и детектирование электронного спина.
Спиновый ток и спиновый разбаланс. Электрическая инжекция спина через интерфейс ферромагнетик/нормальный металл. Сопротивление F/N интерфейса. Нелокальное детектирование спинового разбаланса.
3. Спиновые полевые транзисторы.
Принцип работы спинового полевого транзистора Datta-Das.
4. Спиновые вращательные моменты и динамика намагниченности.
Эффективное внутреннее поле магнетика. Уравнение Ландау-Лифшица-Гильберта. Вращательные моменты, создаваемые электрическим током в ферромагнетике в рамках s-d модели. Динамика намагниченности в металлическом спиновом вентиле. Индуцированное магнитным полем движение доменных стенок. Индуцированное электрическим током движение доменных стенок.
5. Спин-орбитальное взаимодействие.
Внутреннее спин-орбитальное взаимодействие в атоме. Спин-орбитальное взаимодействие в твердом теле. Спин-орбитальное взаимодействие типа Рашбы и типа Дрессельхауса. Спектры квазичастиц в материале со спин-орбитальным взаимодействием.
6. Магнитоэлектрические эффекты.
Спиновый эффект Холла. Спин-гальванический эффект. Прямой магнитоэлектрический эффект. Прямой магнитоэлектрический эффект в 3D топологических изоляторах.
7. Спиновая релаксация.
Механизм Эллиота-Яфета. Механизм Дьяконова-Переля. Механизм Бира-Аронова-Пикуса. Механизм спиновой релаксации за счет сверхтонкого взаимодействия с ядерными спинами.
8. Спиновая калоритроника.
Спин-зависящий эффект Зеебека. Спиновый эффект Пельтье. Гигантский спин-зависящий эффект Зеебека в сверхпроводящих гетероструктурах. Термоиндуцированное движение магнитных дефектов в S/F гетероструктурах.
9. Магноника.
Магнонные спектры и магнонный спиновый ток. Взаимная конверсия электронного и магнонного спиновых токов. Обзор современных результатов в области магноники.
Экзамен
. 1. Основная литература:
1. Nanomagnetism and spintronics, edited by Teruya Shinjo, Second Edition, Elsevier, 2014.
2. Y. Xu, D.D. Awschalom, and J. Nitta, Handbook of Spintronics, Springer (2016).
3. S. Bandyopadhyay, M. Cahay, “Introduction to Spintronics”, Second Edition, CRC Press, 2016
4. I. Zutic, J. Fabian, and S. Das Sarma, "Spintronics: Fundamentals and applications", Rev. Mod. Phys. {\bf 76}, 323 (2004).
5. "Hand book of spin transport and magnetism", ed. by E.Y. Tsymbal and I.Zutic, CRC Press, 2012.
6. J. Shibata, G. Tatara and H. Kohno, "A brief review of field- and current-driven domain-wall motion", J. Phys. D: Appl. Phys. 44 384004 (2011).
7. S. D. Ganichev, M. Trushin, J. Schliemann, "Spin polarization by current", in Handbook of Spin Transport and Magnetism, 2nd ed. edited by E.Y. Tsymbal and I. Zutic (Chapman and Hall, 2016)
8. G. E. W. Bauer, E. Saitoh and B. J. van Wees, Spin caloritronics, Nature Mat. 11, 391 (2012).
9. A. V. Chumak, V. I. Vasyuchka, A. A. Serga and B. Hillebrands, Magnon spintronics, Nature Phys. 11, 453 (2015).
2. Дополнительная литература:
1. Baibich MN, Broto JM, Fert A, Nguyen Van Dau F, Petroff F, Etienna P, et al. Phys. Rev. Lett. 61, 2472 (1988).
2. Jedema FJ, Heersche HB, Filip AT, Baselmans JJA, van Wees BJ. Nature 410, 345 (2001); Nature 416, 713 (2002).
3. N.L. Schryer and L.R. Walker, J. Appl. Phys. 45, 5406 (1974).
4. A. Mougin, M. Cormier, J. P. Adam, P. J. Metaxas and J. Ferre, Europhys. Lett. 78, 57007 (2007).
5. G. S. D. Beach, C. Nistor, C. Knutson, M. Tsoi, and J. L. Erskine, Nature Mat. 4, 741 (2005).
6. J. Grollier, A. Chanthbouala, R. Matsumoto, A. Anane, V. Cros, F. Nguyen van Dau, and A. Fert, C. R. Physique 12, 309 (2011).
7. J. E. Hirsch, "Spin Hall effect", Phys. Rev. Lett. 83, 1834 (1999).
8. J. Sinova, D. Culcer, Q. Niu, N. A. Sinitsyn, T. Jungwirth and A. H. MacDonald, “Universal intrinsic Spin Hall Effect”, Phys. Rev. Lett. 92, 126603 (2004).
9. E. G. Mishchenko, A.V. Shytov, and B. I. Halperin, Phys. Rev. Lett. 93, 226602 (2004).
10. C. H. Li, O. M. J. van‘t Erve, J. T. Robinson, Y. Liu, L. Li and B. T. Jonker, Nature Nanotech. 9, 218 (2014).
11. K. Uchida, S. Takahashi, K. Harii, J. Ieda, W. Koshibae, K. Ando, S. Maekawa, and E. Saitoh "Observation of the spin Seebeck effect", Nature 455, 778 (2008).
12. J. Flipse, F. K. Dejene, D. Wagenaar, G. E. W. Bauer, J. Ben Youssef and B. J. van Wees, “Observation of the Spin Peltier Effect for magnetic insulators”, Phys. Rev. B. 113, 027601 (2014).
13. A. Ozaeta, P. Virtanen, F.S. Bergeret, and T.T. Heikkila, Predicted Very Large Thermoelectric Effect in Ferromagnet-Superconductor Junctions in the Presence of a Spin-Splitting Magnetic Field, Phys. Rev. Lett. 112, 057001 (2014).
14. S. Kolenda, M. J. Wolf, and D. Beckmann, Observation of Thermoelectric Currents in High-Field Superconductor-Ferromagnet Tunnel Junctions, Phys. Rev. Lett. 116, 097001 (2016).
15. Y. Kajiwara, K. Harii, S. Takahashi, J. Ohe, K. Uchida, M. Mizuguchi, H. Umezawa, H. Kawai, K. Ando,
K. Takanashi, S. Maekawa, and E. Saitoh, Transmission of electrical signals by spin-wave interconversion in a magnetic insulator, Nature 464, 262 (2010).