The plasmonic properties of nanodisk arrays of Pt, Pd, and, for comparison, Ag are studied over a large size and spectral range and analyzed theoretically by an electrostatic model. Pt and Pd nanodisks exhibit broad localized surface plasmons with a higher sensitivity of the plasmon to the disk aspect ratio compared to Ag. Extinction cross-sections are generally about 50% smaller for Pt and Pd. The spectral plasmon positions, line-widths, and extinction cross-sections are well reproduced by the model.

Interlayer magnetic interactions between two-dimension van der Waals layers are often thought to be weak or even negligible and their mechanism is largely unexplored. Here, the authors propose a mechanism for these interactions in a CrI${}_{3}$ bilayer, based on the concept of covalent-like quasibonding, which offers significant alteration of interlayer wave-function hybridization but small energetic difference between different stacking configurations. While a near-collinear coupling between two parallel spin-polarized I 5$p$ orbitals prefers interlayer ferromagnetism, a noncollinear one favors antiferromagnetism, which is tunable by surmounting a tiny energy barrier between two stacking orders. This explains experimental observations and suggests a strategy for designing interlayer magnetism.

The spin Hall angle (SHA) is a measure of the efficiency with which a transverse spin current is generated from a charge current by the spin-orbit coupling and disorder in the spin Hall effect (SHE). In a study of the SHE for a Pt|Py (Py=Ni_{80}Fe_{20}) bilayer using a first-principles scattering approach, we find a SHA that increases monotonically with temperature and is proportional to the resistivity for bulk Pt. By decomposing the room temperature SHE and inverse SHE currents into bulk and interface terms, we discover a giant interface SHA that dominates the total inverse SHE current with potentially major consequences for applications.

Self-consistent determination of the key parameters in spin-charge conversion via spin pumping–induced inverse spin Hall effect.

The enhancement of Gilbert damping observed for ${\mathrm{Ni}}_{80}{\mathrm{Fe}}_{20}$ (Py) films in contact with the nonmagnetic metals Cu, Pd, Ta, and Pt is quantitatively reproduced using first-principles scattering calculations. The ``spin-pumping'' theory that qualitatively explains its dependence on the Py thickness is generalized to include a number of extra factors known to be important for spin transport through interfaces. Determining the parameters in this theory from first principles shows that interface spin flipping makes an essential contribution to the damping enhancement. Without it, a much shorter spin-flip diffusion length for Pt would be needed than the value we calculate independently.

Utilizing spin pumping, we present a comparative study of the spin-charge conversion in RuO_{2}(101) and RuO_{2}(110) films. RuO_{2}(101) shows a robust in-plane crystal-axis dependence, whereas RuO_{2}(110) exhibits an isotropic but stronger one. Symmetry-based analysis and first-principles calculations reveal that the spin-charge conversion in RuO_{2}(110) originates from the inverse spin Hall effect (ISHE) due to nodal lines splitting. In RuO_{2}(101), the ISHE also dominates although the inverse spin splitting effect (ISSE) may coexist. These findings, in sharp contrast to previously attributed ISSE, are further corroborated by the reciprocal relation between the spin pumping and the spin-torque ferromagnetic resonance measurements.

Exploring novel systems with perpendicular magnetic anisotropy (PMA) is vital for advancing memory devices. In this study, we report an intriguing PMA system involving an ultrathin Fe layer on an antiferromagnetic (AFM) CoO(001) surface. The measured perpendicular anisotropy field is inversely proportional to the Fe thickness, indicating an interfacial origin of PMA. Temperature-dependent measurements reveal that the antiferromagnetism of CoO has a negligible effect on the PMA. By leveraging the magneto-optic Kerr effect and birefringence effect, we achieve concurrent visualization of ferromagnetic (FM) and AFM domains. A pronounced coupling effect between these domains is observed near the spin reorientation transition, contrasting sharply with areas of stronger PMA that exhibit weak coupling. This research not only establishes an alternative FM/AFM bilayer PMA system but also significantly advances the understanding of FM/AFM interfacial interactions. locked icon locked icon locked icon locked icon locked icon locked icon locked icon locked icon locked icon locked icon locked icon locked icon Physics Subject Headings (PhySH)Exchange interactionMagnetic anisotropyMagnetic domainsMagneto-optical effectAntiferromagnetsFerromagnetsImaging & optical processingX-ray photoemission electron microscopy