We measure the ordinary and the anomalous Hall effect in a set of yttrium iron garnet|platinum (YIG|Pt) bilayers via magnetization orientation dependent magnetoresistance experiments. Our data show that the presence of the ferrimagnetic insulator YIG leads to an anomalous Hall effect like voltage in Pt, which is sensitive to both Pt thickness and temperature. Interpretation of the experimental findings in terms of the spin Hall anomalous Hall effect indicates that the imaginary part of the spin mixing conductance Gi plays a crucial role in YIG|Pt bilayers. In particular, our data suggest a sign change in Gi between 10K and 300K. Additionally, we report a higher order Hall effect contribution, which appears in thin Pt films on YIG at low temperatures.

1.
M.
Dyakonov
and
V.
Perel
,
Phys. Lett. A
35
,
459
(
1971
).
2.
J. E.
Hirsch
,
Phys. Rev. Lett.
83
,
1834
(
1999
).
3.
Y. K.
Kato
,
R. C.
Myers
,
A. C.
Gossard
, and
D. D.
Awschalom
,
Science
306
,
1910
(
2004
).
4.
S. O.
Valenzuela
and
M.
Tinkham
,
Nature
442
,
176
(
2006
).
5.
E.
Saitoh
,
M.
Ueda
,
H.
Miyajima
, and
G.
Tatara
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
182509
(
2006
).
6.
Y.
Tserkovnyak
,
A.
Brataas
, and
G. E. W.
Bauer
,
Phys. Rev. B
66
,
224403
(
2002
).
7.
K.
Xia
,
P.
Kelly
,
G. E. W.
Bauer
,
A.
Brataas
, and
I.
Turek
,
Phys. Rev. B
65
,
220401
(
2002
).
8.
D.
Huertas Hernando
,
Y.
Nazarov
,
A.
Brataas
, and
G. E. W.
Bauer
,
Phys. Rev. B
62
,
5700
(
2000
).
9.
A.
Brataas
,
Y. V.
Nazarov
, and
G. E. W.
Bauer
,
Phys. Rev. Lett.
84
,
2481
(
2000
).
10.
M. D.
Stiles
and
A.
Zangwill
,
Phys. Rev. B
66
,
014407
(
2002
).
11.
Z.
Wang
,
Y.
Sun
,
M.
Wu
,
V.
Tiberkevich
, and
A.
Slavin
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
146602
(
2011
).
12.
E.
Padron-Hernandez
,
A.
Azevedo
, and
S. M.
Rezende
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
192511
(
2011
).
13.
D. C.
Ralph
and
M. D.
Stiles
,
J. Magn. Magn. Mater.
320
,
1190
(
2008
).
14.
Z.
Wang
,
Y.
Sun
,
Y.-Y.
Song
,
M.
Wu
,
H.
Schultheiß
,
J. E.
Pearson
, and
A.
Hoffmann
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
162511
(
2011
).
15.
Y.
Kajiwara
,
K.
Harii
,
S.
Takahashi
,
J.
Ohe
,
K.
Uchida
,
M.
Mizuguchi
,
H.
Umezawa
,
H.
Kawai
,
K.
Ando
,
K.
Takanashi
,
S.
Maekawa
, and
E.
Saitoh
,
Nature
464
,
262
(
2010
).
16.
F. D.
Czeschka
,
L.
Dreher
,
M. S.
Brandt
,
M.
Weiler
,
M.
Althammer
,
I.
Imort
,
G.
Reiss
,
A.
Thomas
,
W.
Schoch
,
W.
Limmer
,
H.
Huebl
,
R.
Gross
, and
S. T. B.
Goennenwein
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
046601
(
2011
).
17.
H.
Nakayama
,
M.
Althammer
,
Y.-T.
Chen
,
K.
Uchida
,
Y.
Kajiwara
,
D.
Kikuchi
,
T.
Ohtani
,
S.
Geprägs
,
M.
Opel
,
S.
Takahashi
,
R.
Gross
,
G. E. W.
Bauer
,
S. T. B.
Goennenwein
, and
E.
Saitoh
,
Phys. Rev. Lett.
110
,
206601
(
2013
).
18.
N.
Vlietstra
,
J.
Shan
,
V.
Castel
,
J.
Ben Youssef
,
G. E. W.
Bauer
, and
B. J.
van Wees
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
032401
(
2013
).
19.
Y.-T.
Chen
,
S.
Takahashi
,
H.
Nakayama
,
M.
Althammer
,
S. T. B.
Goennenwein
,
E.
Saitoh
, and
G. E. W.
Bauer
,
Phys. Rev. B
87
,
144411
(
2013
).
20.
S.
Geprägs
,
S.
Meyer
,
S.
Altmannshofer
,
M.
Opel
,
F.
Wilhelm
,
A.
Rogalev
,
R.
Gross
, and
S. T. B.
Goennenwein
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
262407
(
2012
).
21.
M.
Althammer
,
S.
Meyer
,
H.
Nakayama
,
M.
Schreier
,
S.
Altmannshofer
,
M.
Weiler
,
H.
Huebl
,
S.
Geprägs
,
M.
Opel
,
R.
Gross
,
D.
Meier
,
C.
Klewe
,
T.
Kuschel
,
J.-M.
Schmalhorst
,
G.
Reiss
,
L.
Shen
,
A.
Gupta
,
Y.-T.
Chen
,
G. E. W.
Bauer
,
E.
Saitoh
, and
S. T. B.
Goennenwein
,
Phys. Rev. B
87
,
224401
(
2013
).
22.
See supplemental material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4916342 for details.
23.
S.
Meyer
,
M.
Althammer
,
S.
Geprägs
,
M.
Opel
,
R.
Gross
, and
S. T. B.
Goennenwein
,
App. Phys. Lett.
104
,
242411
(
2014
).
24.
W.
Limmer
,
M.
Glunk
,
J.
Daeubler
,
T.
Hummel
,
W.
Schoch
,
R.
Sauer
,
C.
Bihler
,
H.
Huebl
,
M. S.
Brandt
, and
S. T. B.
Goennenwein
,
Phys. Rev. B
74
,
205205
(
2006
).
25.
P.
Gehlhoff
,
E.
Justi
, and
M.
Kohler
,
Z. Naturforschg.
5a
,
16
(
1950
).
26.
S. Y.
Huang
,
X.
Fan
,
D.
Qu
,
Y. P.
Chen
,
W. G.
Wang
,
J.
Wu
,
T. Y.
Chen
,
J. Q.
Xiao
, and
C. L.
Chien
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
107204
(
2012
).
27.
S.
Shimizu
,
K. S.
Takahashi
,
T.
Hatano
,
M.
Kawasaki
,
Y.
Tokura
, and
Y.
Iwasa
,
Phys. Rev. Lett.
111
,
216803
(
2013
).
28.
D.
Qu
,
S. Y.
Huang
,
B. F.
Miao
,
S. X.
Huang
, and
C. L.
Chien
,
Phys. Rev. B
89
,
140407
(
2014
).
29.
B. F.
Miao
,
S. Y.
Huang
,
D.
Qu
, and
C. L.
Chien
,
Phys. Rev. Lett.
112
,
236601
(
2014
).
30.
Y.
Shiomi
,
T.
Ohtani
,
S.
Iguchi
,
T.
Sasaki
,
Z.
Qiu
,
H.
Nakayama
,
K.
Uchida
, and
E.
Saitoh
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
242406
(
2014
).
31.
S.-C.
Shin
,
G.
Srinivas
,
Y.-S.
Kim
, and
M.-G.
Kim
,
Appl. Phys. Lett.
73
,
393
(
1998
).
32.
D. K.
Satapathy
,
M. A.
Uribe-Laverde
,
I.
Marozau
,
V. K.
Malik
,
S.
Das
,
T.
Wagner
,
C.
Marcelot
,
J.
Stahn
,
S.
Brück
,
A.
Rühm
,
S.
Macke
,
T.
Tietze
,
E.
Goering
,
A.
Frañó
,
J. H.
Kim
,
M.
Wu
,
E.
Benckiser
,
B.
Keimer
,
A.
Devishvili
,
B. P.
Toperverg
,
M.
Merz
,
P.
Nagel
,
S.
Schuppler
, and
C.
Bernhard
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
197201
(
2012
).
33.
Y. M.
Lu
,
Y.
Choi
,
C. M.
Ortega
,
M. X.
Cheng
,
J. W.
Cai
,
S. Y.
Huang
,
L.
Sun
, and
C. L.
Chien
,
Phys. Rev. Lett.
110
,
147207
(
2013
).
34.
Y. M.
Lu
,
J. W.
Cai
,
S. Y.
Huang
,
D.
Qu
,
B. F.
Miao
, and
C. L.
Chien
,
Phys. Rev. B
87
,
220409
(
2013
).
35.
G.
Fischer
,
H.
Hoffmann
, and
J.
Vancea
,
Phys. Rev. B
22
,
6065
(
1980
).
36.
X.
Jia
,
K.
Liu
,
K.
Xia
, and
G. E. W.
Bauer
,
Europhys. Lett.
96
,
17005
(
2011
).
37.
W.
Limmer
,
J.
Daeubler
,
L.
Dreher
,
M.
Glunk
,
W.
Schoch
,
S.
Schwaiger
, and
R.
Sauer
,
Phys. Rev. B
77
,
205210
(
2008
).
38.
R.
Karplus
and
J. M.
Luttinger
,
Phys. Rev.
95
,
1154
(
1954
).
39.

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.