Magnon dynamics in a Skyrmion-textured domain wall of antiferromagnets

反強磁性スカーミオン構造を有する磁壁中のマグノン輸送

Lee, S.*; 仲田 光樹   ; Tchernyshyov, O.*; Kim, S. K.*

Lee, S.*; Nakata, Koki; Tchernyshyov, O.*; Kim, S. K.*

超対称量子力学に基づき、反強磁性スカーミオン構造を有する磁壁中のマグノン輸送理論を構築する。スカーミオン型の磁気構造により、マグノンは有効ゲージ場として作用する創発磁場を獲得する。そこで、この有効磁場中でのマグノンの反射・屈折現象を超対称量子力学に基づいて解析し、その伝搬および束縛マグノン状態を明らかにする。そして、磁壁のカイラリティが増加するにつれてマグノンによる熱流が減少することをラウダウアー公式を用いて明らかにし、スピンホール効果を活用した熱流の制御方法を提案する。

Using supersymmetric quantum mechanics, we solve the scattering problem of magnons on top of the domain wall and obtain the exact solutions of propagating and bound magnon modes. We then find their properties of reflection and refraction in the Skyrmion textured domain wall, where magnons experience an emergent magnetic field due to its non-trivial spin texture induced effective gauge field. Next, we show that thermal transport decreases as the domain wall's chirality increases. Finally, thermal transport of an antiferromagnet is shown to be tunable by modulating the Skyrmion charge density of the domain wall, which might be useful for realizing electrically tunable spin caloritronic devices.