Low Temperature Physics: 47, 621 (2021); https://doi.org/10.1063/10.0005551
Физика Низких Температур: Том 47, Выпуск 8 (Август 2021), c. 675-702    ( к оглавлению , назад )

Magnon-phonon interactions in spin insulators (Review Article)

V. A. Shklovskij

V. N. Karazin Kharkiv National University, Kharkiv 61022, Ukraine
E-mail: shklovskij@univer.kharkov.ua

Received March 1, 2021, published online June 25, 2021

Abstract

This review presents the results about spin caloritronics obtained at the Department of Low Temperature Physics of the Kharkiv National University from 2017 to 2019 years. Several new directions in magneto-electronics: spintronics, spin caloritronics and magnonics, which emerged with the aim to reduce the energy dissipation in devices of usual semiconductor microelectronics, are discussed. Spintronic devices hold the promise of faster switching speeds, less total energy consumption, and higher density of circuit elements, lowering the heat production per switching element. Then the main results of the four papers published in Physical Review B are discussed: nonlinear relaxation between magnons and phonons in insulating ferromagnets; role of magnons and the size effect in heat transport through an insulating ferromagnet-insulator interface; spin Seebeck effect and pho-non energy transfer in heterostructures containing layers of normal metal and ferroinsulator; temperature de-pendence of the magnon-phonon energy relaxation time in a ferromagnet insulator.

Анотація

Представлено огляд досліджень у галузі спінкалоритроніки, виконаних на кафедрі фізики низьких температур Харківсь-кого національного університету у 2017–2019 роках. Обговорюються нові напрямки у магнітоелектроніці — спінтроніка, спінкалоритроніка та магноніка, які виникли із метою зменшення дисипації у звичайній напівпровідниковій мікроелектроніці. Спінтроніка пропонує великі швидкості перемикання, зменшення енергоспоживання, більш високу щільність при-строїв пам’яті та меншу генерацію теплоти на перемикаючий елемент. Викладено головні результати чотирьох статей кафедри, які опубліковано у Physical Review B: нелінійна релаксація між магнонами та фононами у феродіелектрику; роль магнонів та ефект розміру в теплопередачі через межу між діелектриком й феродіелектриком; спін-Зеєбек ефект і фононна теплопередача у гетероструктурах, які містять шари нормального металу та феродіелектрика; температурна залежність часу магнон-фононної релаксації у феродіелектрику.

Key words: spintronics, spin caloritronics, magnonics, magnon, phonon, spin insulator.