#LePapierDuMois | aout 2024 : Spin current leakage and Onsager reciprocity in interfacial spin-charge interconversion
En intégrant un modèle qui prend en compte les effets d’interface, notamment l’effet Rashba-Edelstein convertissant un courant de charge en densité de spin, et les effets de volume, comme l’effet Hall de spin transformant un courant de charge en courant de spin, Aurélien Manchon, enseignant chercheur CNRS au CINaM et des collaborateurs de l’Université Nationale de Singapour proposent une nouvelle perspective sur ce phénomène dans leur papier publié le 19 mars 2024
La conversion entre courants de spin et courants de charge est un des mécanismes les plus utilisés en spintronique. Il permet de manipuler ou d’exciter l’aimantation d’une fine couche magnétique avec un courant électrique, ou, réciproquement, d’utiliser la dynamique de l’aimantation pour générer un courant électrique. Cet effet ouvre des perspectives intéressantes pour les applications en spintronique, en particulier celles envisagées dans le Programme de Recherche SPIN.
Ce mécanisme a été étudié dans de très nombreuses structures combinant des métaux lourds ou des matériaux topologiques. Néanmoins, les résultats expérimentaux présentent de grande disparité et, dans les systèmes impliquant des isolants topologiques, les conversions spin-charge et charge-spin n’apparaissent pas équivalentes… ce qui semble contradictoire avec le principe de réciprocité énoncé par Onsager. Ce principe stipule qu’en régime linéaire les coefficients qui décrivent deux effets physiques réciproques doivent être égaux.
En s’appuyant sur un modèle prenant en compte les effets d’interface (l’effet Rashba-Edelstein convertissant un courant de charge en densité de spin) et de volume (l’effet Hall de spin convertissant un courant de charge en courant de spin), Aurélien Manchon et des collaborateurs de l’Université Nationale de Singapour apportent un nouvel éclairage sur ce phénomène central de la spintronique. Ils ont pu montrer que la fuite de courant de spin dans le métal non magnétique conduit à des processus d’interconversion spin-charge dissymétriques. Plus précisément, la conversion spin-charge est beaucoup moins sensible à l’absorption du courant de spin dans le métal non magnétique que la conversion charge-spin . Cette observation suggère que le pompage de spin est une technique plus fiable pour extraire le paramètre Rashba interfacial que la technique du « spin-orbit torque ».
Ce papier a été publié dans Physical Review B et sélectionné dans Editor’s Suggestion
Co-auteurs : Shuyuan Shi and Hyunsoo Yang
