A domain wall (DW) which moves parallel to a magnetically compensated interface between an antiferromagnetic insulator (AFMI) and a two-dimensional (2D) metal can pump spin polarization into the metal. It is assumed that localized spins of a collinear AFMI interact with itinerant electrons through their exchange interaction on the interface. We employed the Keldysh formalism of Green’s functions for electrons which experience potential and spin-orbit scattering on random impurities. This formalism allows a unified analysis of spin pumping, spin diffusion and spin relaxation effects on a 2D electron gas. It is shown that the pumping of a nonstaggered magnetization into the metal film takes place in the second order with respect to the interface exchange interaction. At sufficiently weak spin relaxation this pumping effect can be much stronger than the first-order effect of the Pauli magnetism which is produced by the small nonstaggered exchange field of the DW. It is shown that the pumped polarization is sensitive to the geometry of the electron’s Fermi surface and increases when the wave vector of the staggered magnetization approaches the nesting vector of the Fermi surface. In a disordered diffusive electron gas the induced spin polarization follows the motion of the domain wall. It is distributed asymmetrically around the DW over a distance which can be much larger than the DW width.
Показано, что доменная стенка, движущаяся параллельно магнитно-компенсированной границе между антиферромагнитным изолятором и двумерным металлом, способна инжектировать спиновую поляризацию в металл. При этом предполагается, что локализованные спины изолятора взаимодействуют со спинами электронов проводимости с помощью обменного взаимодействия на границе раздела. Использован формализм неравновесных гриновских функций для электронов, испытывающих потенциальное и спин-орбитальное рассеяние на случайных примесях. Этот формализм позволяет исследовать эффекты, обусловленные инжекцией, диффузией и релаксацией спиновой плотности в двумерном газе электронов. Показано, что инжекция макроскопической намагниченности в металлическую пленку осуществляется во втором порядке теории возмущений по обменному взаимодействию на границе раздела. При достаточно слабой спиновой релаксации инжектированная намагниченность может оказаться значительно сильнее магнетизма Паули, который обусловлен слабым ферромагнитным обменным полем. Это поле создается движущейся доменной стенкой в антиферромагнитном изоляторе и ориентирует спины электронов металла уже в первом порядке теории возмущений. Показано, что вызванная доменной стенкой спиновая поляризация чувствительна к геометрии поверхности Ферми и сильно возрастает при приближении энергии Ферми к сингулярности Ван Хова, если волновой вектор обратной магнитной решетки анти-ферромагнетика близок к вектору конгруэнтности поверхности (линии) Ферми. Показано, что спиновая поляризация следует за движением доменной стенки, распределяясь при этом асимметрично около нее на расстояния, которые могут быть гораздо больше, чем толщина доменной стенки.