Effect of iron thicknesses on spin transport in a Fe/Au bilayer system

  • This paper is concerned with a theoretical analysis of the behavior of optically excited spin currents in bilayer and multilayer systems of ferromagnetic and normal metals. As the propagation, control, and manipulation of the spin currents created in ferromagnets by femtosecond optical pulses is of particular interest, we examine the influence of different thicknesses of the constituent layers for the case of electrons excited several electronvolts above the Fermi level. Using a Monte-Carlo simulation framework for such highly excited electrons, we first examine the spatiotemporal characteristics of the spin current density driven in a Fe layer, where the absorption profile of the light pulse plays an important role. Further, we examine how the combination of light absorption profile, spin-dependent transmission probabilities, and iron layer thickness affects spin current density in a Fe/Au bilayer system. For high-energy electrons studied here, the interface and secondary electron generation have a small influence on spin transport in the bilayer system. However, we find that spin injection from one layer to another is most effective within a certain range of iron layer thicknesses.

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Verfasser*innenangaben:Johan BrionesORCiD, Marius WeberORCiD, Benjamin StadtmüllerORCiD, Hans Christian SchneiderORCiD, Bärbel RethfeldORCiD
URN:urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-81452
DOI:https://doi.org/10.1063/5.0148731
ISSN:1089-7550
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Journal of Applied Physics
Verlag:AIP
Dokumentart:Wissenschaftlicher Artikel
Sprache der Veröffentlichung:Englisch
Datum der Veröffentlichung (online):29.04.2024
Jahr der Erstveröffentlichung:2023
Veröffentlichende Institution:Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau
Datum der Publikation (Server):29.04.2024
Ausgabe / Heft:134/4
Seitenzahl:8
Quelle:https://pubs.aip.org/aip/jap/article/134/4/043907/2904901/Effect-of-iron-thicknesses-on-spin-transport-in-a
Fachbereiche / Organisatorische Einheiten:Kaiserslautern - Fachbereich Physik
DDC-Sachgruppen:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 530 Physik
Sammlungen:Open-Access-Publikationsfonds
Lizenz (Deutsch):Zweitveröffentlichung