Control of the Magnetostatic Stray Fields Using Electric Current

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Possibility to control magnetic stray fields around conductive layered ferromagnet-containing systems has been analyzed. It is shown that different patterns of magnetic stray field can be realized depending on layers parameters and current. Calculation is based on the simplified model where the real stray field is approximated with that of effective magnetic charges at the sample surface. In case of in-plane magnetization the induced stray field partially screens the external one. This screening is less effective when the applied magnetic field is replaced with electric current. In case of out-of-plane magnetization the stray field is concentrated near domain walls and near sample edges where it can be extremely strong. The mechanism to control different components of the stray field via domain wall rotation by current-induced magnetic field is proposed. Numerical estimation shows that expected ratio of stray field to current is close to experimental values obtained in numerous transport measurements and usually ascribed to proximity effects (exchange interaction between carriers in adjacent layers). The proposed alternative origin of effective field should be taken into account dealing with spin Hall effect and similar spintronics problems.

About the authors

O. A. Tikhomirov

Institute of Solid State Physics RAS

Author for correspondence.
Email: tikhomir@issp.ac.ru
Russia, 142432, Chernogolovka

References

  1. Stiles M.D., Zangwill A. // Phys. Rev. B. 2002. V. 66. P. 014407.
  2. Miron I.M., Garello K., Gaudin G., Zermatten P.-J., Costache M.V., Auffret S., Bandiera S., Rodmacq B., Schuhl A., Gambardella P. // Nature. 2011. V. 476. P. 189.
  3. Haney P.M., Lee H.-W., Lee K.-J., Manchon A., Stiles M.D. // Phys. Rev. B. 2013. V. 88. P. 214417.
  4. Martinez E., Emori S., Beach G.S.D. // Appl. Phys. Lett. 2013. V. 103. P. 072406.
  5. Ryu J., Lee S., Lee K.-J., Park B.-G. // Adv. Mater. 2020. V. 32. P. 1907148.
  6. Ado I.A., Tretiakov O.A., Titov M. // Phys. Rev. B. 2017. V. 95. P. 094401.
  7. Williams H.J., Shockley W. // Phys. Rev. 1949. V. 75. P. 178.
  8. Aleonard R., Brissonneau P., Neel L. // J. Appl. Phys. 1963. V. 34. P. 1321.
  9. Lopez E., Aroca C., Sanchez P. // J. Magn. Magn. Mater. 1983. V. 36. P. 175.
  10. Salhi E., Berger L. // J. Appl. Phys. 1994. V. 76. P. 4787.
  11. Smith N., Doyle W., Markham D., LaTourette D. // IEEE Trans. Magn. 1987. V. 23. P. 3248.
  12. Liu L., Lee O.J., Gudmundsen T.J., Ralph D.C., Buhrman R.A. // Phys. Rev. Lett. 2012. V. 109. P. 096602.
  13. Lee H.-R., Lee K., Cho J., Choi Y.-H., You C.-Y., Jung M.-H., Bonell F., Shiota Y., Miwa S., Suzuki Y. // Sci. Rep. 2014. V. 4. P. 6548.
  14. Tikhomirov O.A., Skryabina O.V., Uspenskaya L.S. // J. Magn. Magn. Mater. 2021. V. 535. P. 168971.
  15. Berthe R., Birkner A., Hartmann U. // Phys. Stat. Sol. A. 1987. V. 103. P. 557.
  16. Slonczewski J.C. // J. Appl. Phys. 1973. V. 44. P. 1759.
  17. Hagedorn F.B. // J. Appl. Phys. 1974. V. 45. P. 3129.
  18. Yoo S.-C., Moon K.-W., Choe S.-B. // J. Magn. Magn. Mater. 2013. V. 343. P. 234.
  19. O’Dell T.H. // Phys. Stat. Sol. A. 1978. V. 48. P. 59.
  20. Emori S., Bono D.C., Beach G.S.D. // Appl. Phys. Lett. 2012. V. 101. P. 042405.
  21. Kawaguchi M., Shimamura K., Fukami S., Matsukura F., Ohno H., Moriyama T., Chiba D., Ono T. // Appl. Phys. Express. 2013. V. 6. P. 113002.
  22. Woo S., Mann M., Tan A.J., Caretta L., Beach G.S.D. // Appl. Phys. Lett. 2014. V. 105. P. 212404.
  23. Li J., Yu G., Liu Y., Shi Z., Liu Y., Navabi A., Aldosary M., Shao Q., Wang K.L., Lake R., Shi J. // Phys. Rev. B. 2017. V. 95. P. 241305.
  24. Emori S., Bauer U., Ahn S.-M., Martinez E., Beach G.S.D. // Nature Mater. 2013. V. 12. P. 611.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (40KB)
3.

Download (178KB)
4.

Download (59KB)
5.

Download (38KB)
6.

Download (56KB)
7.

Download (34KB)

Copyright (c) 2023 О.А. Тихомиров

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».