Spin Nernst and spin Hall effect in dilute metallic alloys

Abstract

Mittels ab-initio-Untersuchungen wurden zwei transversale Transportphänomene, der Spin-Hall- und Spin-Nernst-Effekt, untersucht. Dabei tritt eine transversale Spinakkumulation oder ein Spinstrom aufgrund eines elektrischen Feldes oder Temperaturgradienten auf. Verdünnte Legierungen aus einem Kupfer-Wirtskristall mit Fremdatomen wurden untersucht. Dabei wurde Fokus darauf gelegt, ob die Kombination von zwei Fremdatomsorten die Effizienz der Effekte erhöhen kann. Für die Untersuchung der elektronischen Struktur wurde die Dichtefunktionaltheorie im Rahmen einer relativistischen Korringa-Kohn-Rostoker-Methode verwendet. Um die Transportgrößen zu erhalten wurde die Boltzmann-Transport-Theorie genutzt.

This work includes ab initio studies of two transverse spin transport phenomena, namely, the spin Hall and spin Nernst effect. These effects refer to the appearance of a transverse spin accumulation or spin current due to a longitudinal electrical field or temperature gradient, respectively. Dilute alloys composed of a Cu host with substitutional impurities are studied. A special focus is set on the behaviour of dilute ternary alloys to discover, if two types of impurities acting in combination can enhance the efficiency of the above mentioned phenomena. For the electronic structure calculations performed within the density functional theory a relativistic screened Korringa-Kohn-Rostoker method is used. The transport properties of the considered systems are obtained via the Boltzmann approach.