Microwave-induced direct spin-flip transitions in mesoscopic Pd/Co heterojunctions

Abstract

We experimentally investigate the effect of resonant microwave absorption on the magneto-conductance of tunable Co/Pd point contacts. At the interface a non-equilibrium spin accumulation is created via microwave absorption and can be probed via point contact spectroscopy. We interpret the results as a signature of direct spin-flip excitations in Zeeman-split spin-subbands within the Pd normal metal part of the junction. The inverse effect, which is associated with the emission of a microwave photon in a ferromagnet/normal metal point contact, can also be detected via its unique signature in transport spectroscopy.

Динамика Пространственно Неоднородной Спиновой Поляризации Неравновесных Электронов Проводимости В Магнитных Переходах

“…Здесь мы рассматриваем ситуацию, когда неравновесная спиновая заселенность в ферромагнетике достигается с помощью эффективной спиновой инжекции при протекании электрического тока. При этом мы при выводе исходных уравнений учтываем зависимость неравновесной спиновой поляризации от координат x, y, z [27] и считаем, что изменение начального состояния спиновой поляризации со временем происходит благодаря приложению кратковременного импульса тока инжекции. Импульс электрического тока протекает через границу однородных металлических ферромагнетиков I и II, векторы намагниченности которых M 1 и M 2 параллельны осям квантования в средах I и II; θ -угол между векторами…”

“…Уравнения (27) представляют собой аналог уравнений Блоха. Они описывают динамику усредненного магнитного момента инжектированных электронов в обменном поле, модулированном внешним электромагнитным полем (см.…”

“…Отличие заключается в том, что sd-обменное поле является внутренним полем ферромагнетика. При достаточном отклонении от равновесного состояния электронной спиновой поляризации возникает прецессия спинов электронов проводимости в обменном поле, описываемая уравнениями (27). Учет релаксационных членов в этих уравнениях проведен феноменологически.…”

“…При этом зона проводимости считается неравновесной по спину из-за протекающих токов. Значительной неравновесной заселенности спиновых подзон можно достичь эффективной спиновой инжекцией, используя металлические магнитные и магнито-туннельные переходы [23][24][25][26][27][28]. При этом, в отличие от нашей работы [19], мы полагаем здесь, что возникающая при инжекции неравновесная спиновая поляризация электронов пространственно неоднородна, что более точно соответствует реальной экспериментальной ситуации [28] и может позволить описывать различные процессы переноса электронов в магнитном переходе.…”

Comparison of cryogenic low-pass filters

“…The development of mesoscopic quantum electronic devices requires ultra-sensitive measurements of their transport characteristics, performed at cryogenic conditions due to the low relevant energy scales. Examples include single electron tunneling devices, 1-3 quantum electrodynamics in superconducting qubits and Josephson junctions, [4][5][6] as well as single atomic-and molecular contacts [7][8][9] and nuclear spin systems [10][11][12][13][14][15] among many other experiments mainly performed at temperatures well below 1 K. At these temperatures, the suppression of the electronic temperature in the system via thermal anchoring of the leads and their filtering to isolate the sample from the room-temperature electromagnetic environment has always been a difficult task, especially for complex measurement applications involving large sets of mixed low-and high-frequency signal lines. Therefore, in this report, we collect the experience of several years of filter development in our lab with respect to the design and technology of low-level electronic measurement circuits and their thermal anchoring for quantum transport experiments in the few millikelvin regime and in magnetic fields up to about 10 T. In conventional, wet cryogenic systems space constraints have to be considered, which affect the design of efficient filters and thermal anchors.…”