We investigated the magnetotransport properties of mesoscopic platinum nanostructures (wires and rings) with sub-100 nm lateral dimensions at very low temperatures. Despite the strong spin–orbit interaction in platinum, oscillation of the conductance as a function of the external magnetic field due to quantum interference effects was found to appear. The oscillation was decomposed into Aharonov–Bohm periodic oscillations and aperiodic fluctuations of the conductance due to a magnetic flux piercing the loop of the ring and the metal wires forming the nanostructures, respectively. We also investigated the magnetotransport under different bias currents to explore the interplay between electron phase coherence and spin accumulation effects in strong spin–orbit conductors.
References
1.
Y.
Kajiwara
, K.
Harii
, S.
Takahashi
, J.
Ohe
, K.
Uchida
, M.
Mizuguchi
, H.
Umezawa
, H.
Kawai
, K.
Ando
, K.
Takanashi
et al., Nature
464
, 262
(2010
).2.
K.
Uchida
, H.
Adachi
, T.
Ota
, H.
Nakayama
, S.
Maekawa
, and E.
Saitoh
, Appl. Phys. Lett.
97
, 172505
(2010
).3.
S. M.
Wu
, J. E.
Pearson
, and A.
Bhattacharya
, Phys. Rev. Lett.
114
, 186602
(2015
).4.
S.
Seki
, T.
Ideue
, M.
Kubota
, Y.
Kozuka
, R.
Takagi
, M.
Nakamura
, Y.
Kaneko
, M.
Kawasaki
, and Y.
Tokura
, Phys. Rev. Lett.
115
, 266601
(2015
).5.
R.
Lebrun
, A.
Ross
, S. A.
Bender
, A.
Qaiumzadeh
, L.
Baldrati
, J.
Cramer
, A.
Brataas
, R. A.
Duine
, and M.
Kläui
, Nature
561
, 222
(2018
).6.
K.
Oyanagi
, S.
Takahashi
, L. J.
Cornelissen
, J.
Shan
, S.
Daimon
, T.
Kikkawa
, G. E. W.
Bauer
, B. J.
van Wees
, and E.
Saitoh
, Nat. Commun.
10
, 4740
(2019
).7.
R.
Ramos
, T.
Hioki
, Y.
Hashimoto
, T.
Kikkawa
, P.
Frey
, A. J. E.
Kreil
, V. I.
Vasyuchka
, A. A.
Serga
, B.
Hillebrands
, and E.
Saitoh
, Nat. Commun.
10
, 5162
(2019
).8.
H.
Nakayama
, M.
Althammer
, Y.-T.
Chen
, K.
Uchida
, Y.
Kajiwara
, D.
Kikuchi
, T.
Ohtani
, S.
Geprägs
, M.
Opel
, S.
Takahashi
et al., Phys. Rev. Lett.
110
, 206601
(2013
).9.
J.
Fischer
, O.
Gomonay
, R.
Schlitz
, K.
Ganzhorn
, N.
Vlietstra
, M.
Althammer
, H.
Huebl
, M.
Opel
, R.
Gross
, S. T. B.
Goennenwein
et al., Phys. Rev. B
97
, 014417
(2018
).10.
L.
Baldrati
, A.
Ross
, T.
Niizeki
, C.
Schneider
, R.
Ramos
, J.
Cramer
, O.
Gomonay
, M.
Filianina
, T.
Savchenko
, D.
Heinze
et al., Phys. Rev. B
98
, 024422
(2018
).11.
K.
Oyanagi
, J. M.
Gomez-Perez
, X.-P.
Zhang
, T.
Kikkawa
, Y.
Chen
, E.
Sagasta
, L. E.
Hueso
, V. N.
Golovach
, F. S.
Bergeret
, F.
Casanova
et al., “Paramagnetic spin Hall magnetoresistance
,” arXiv:2008.02446 (2020
).12.
C. O.
Avci
, A.
Quindeau
, C.-F.
Pai
, M.
Mann
, L.
Caretta
, A. S.
Tang
, M. C.
Onbasli
, C. A.
Ross
, and G. S. D.
Beach
, Nat. Mater.
16
, 309
(2017
).13.
T.
Moriyama
, K.
Oda
, T.
Ohkochi
, M.
Kimata
, and T.
Ono
, Sci. Rep.
8
, 14167
(2018
).14.
J.
Nitta
, F. E.
Meijer
, and H.
Takayanagi
, Appl. Phys. Lett.
75
, 695
(1999
).15.
S.-Q.
Shen
, Z.-J.
Li
, and Z.
Ma
, Appl. Phys. Lett.
84
, 996
(2004
).16.
S.
Souma
and B. K.
Nikolić
, Phys. Rev. Lett.
94
, 106602
(2005
).17.
S.
Hikami
, A. I.
Larkin
, and Y.
Nagaoka
, Prog. Theor. Phys.
63
, 707
(1980
).18.
B.
Gerd
, Phys. Rep.
107
, 1
(1984
).19.
C. P.
Umbach
, S.
Washburn
, R. B.
Laibowitz
, and R. A.
Webb
, Phys. Rev. B
30
, 4048
(1984
).20.
P. A.
Lee
and A. D.
Stone
, Phys. Rev. Lett.
55
, 1622
(1985
).21.
P. A.
Lee
, A. D.
Stone
, and H.
Fukuyama
, Phys. Rev. B
35
, 1039
(1987
).22.
A. I.
Larkin
and D. E.
Khmelnitskii
, Sov. Phys. JETP
64
, 1075
(1986
); available at http://www.jetp.ac.ru/cgi-bin/index/e/64/5/p1075?a=list.23.
Y.
Aharonov
and D.
Bohm
, Phys. Rev.
115
, 485
(1959
).24.
R. A.
Webb
, S.
Washburn
, C. P.
Umbach
, and R. B.
Laibowitz
, Phys. Rev. Lett.
54
, 2696
(1985
).25.
S.
Washburn
, C. P.
Umbach
, R. B.
Laibowitz
, and R. A.
Webb
, Phys. Rev. B
32
, 4789
(1985
).26.
S.
Washburn
and R. A.
Webb
, Adv. Phys.
35
, 375
(1986
).27.
C. P.
Umbach
, C.
Van Haesendonck
, R. B.
Laibowitz
, S.
Washburn
, and R. A.
Webb
, Phys. Rev. Lett.
56
, 386
(1986
).28.
F. P.
Milliken
, S.
Washburn
, C. P.
Umbach
, R. B.
Laibowitz
, and R. A.
Webb
, Phys. Rev. B
36
, 4465
(1987
).29.
R.
Häussler
, E.
Scheer
, H. B.
Weber
, and H. V.
Löhneysen
, Phys. Rev. B
64
, 085404
(2001
).30.
S.
Kasai
, T.
Niiyama
, E.
Saitoh
, and H.
Miyajima
, Appl. Phys. Lett.
81
, 316
(2002
).31.
Y.
Niimi
, D.
Wei
, H.
Idzuchi
, T.
Wakamura
, T.
Kato
, and Y.
Otani
, Phys. Rev. Lett.
110
, 016805
(2013
).32.
Y.
Shiomi
, T.
Ohtani
, S.
Iguchi
, T.
Sasaki
, Z.
Qiu
, H.
Nakayama
, K.
Uchida
, and E.
Saitoh
, Appl. Phys. Lett.
104
, 242406
(2014
).33.
J.
Ryu
, M.
Kohda
, and J.
Nitta
, Phys. Rev. Lett.
116
, 256802
(2016
).34.
E.
Akkermans
and G.
Montambaux
, Mesoscopic Physics of Electrons and Photons
(Cambridge University Press
, 2007
).35.
R.
Landau
, M.
Paez
, and C.
Bordeianu
, Computational Physics: Problem Solving with Python
(Wiley-VCH
, 2015
).36.
S.
Alagha
, S. E.
Hernández
, C.
Blömers
, T.
Stoica
, R.
Calarco
, and T.
Schäpers
, J. Appl. Phys.
108
, 113704
(2010
).37.
M.
Meng
, S.
Huang
, C.
Tan
, J.
Wu
, X.
Li
, H.
Peng
, and H. Q.
Xu
, Nanoscale
11
, 10622
(2019
).38.
B. L.
Atshuler
, A. G.
Aronov
, and B. Z.
Spivak
, Sov. Phys. JETP
33
, 94
(1981
); available at http://www.jetpletters.ac.ru/ps/1501/article_22943.shtml.39.
S.
Takahashi
and S.
Maekawa
, J. Phys. Soc. Jpn.
77
, 031009
(2008
).40.
S.
Maekawa
, H.
Adachi
, K.
Uchida
, J.
Ieda
, and E.
Saitoh
, J. Phys. Soc. Jpn.
82
, 102002
(2013
).© 2020 Author(s).
2020
Author(s)
You do not currently have access to this content.
