journal article·2004-01

A tunnel junction between a ferromagnet and a normal metal: magnon-assisted contribution to thermopower and conductance

Edward McCann, Vladimir I. Fal'ko

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Abstract

We develop a theoretical model of magnon-assisted transport in a mesoscopic tunnel junction between a ferromagnetic metal and a normal (nonmagnetic) metal. The current response to a bias voltage is dominated by the contribution of elastic processes rather than magnon-assisted processes and the degree of spin polarization of the current, parameterized by a function P(Π↑(↓),ΠN), 0≤P≤1, depends on the relative sizes of the majority Π↑ and minority Π ↓ band Fermi surface in the ferromagnet and of the Fermi surface of the normal metal ΠN. On the other hand, magnon-assisted tunneling gives the dominant contribution to the current response to a temperature difference across the junction. The resulting thermopower is large, S ∼ - (kB/e)(kBT/ω D)3/2P(Π↑(↓),ΠN), where the temperature dependent factor (kBT/ωD) 3/2 reflects the fractional change in the net magnetization of the ferromagnet due to thermal magnons at temperature T (Bloch's T3/2 law) and ωD is the magnon Debye energy.
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Research context

OpenAlex topics: Quantum and electron transport phenomena · Magnetic properties of thin films · Physics of Superconductivity and Magnetism

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