We investigate the unidirectional magnetoresistance (UMR) in a GdIG(Gd3Fe5O12)/Pt bilayer. We find a suppression of the observed UMR as the magnetic field increases, suggesting a magnonic origin for the UMR effect. Furthermore, through the examination of the temperature dependence of UMR, we observe that the sign of the UMR remains unchanged at the compensation temperature. This observation indicates that the magnon contributing to the UMR is associated with the lowest magnon mode with a distinct handedness. Our results provide compelling evidence for the existence of magnonic UMR in compensated ferrimagnets, offering potential advantages for spintronic applications.
REFERENCES
1.
I. M.
Miron
,
K.
Garello
,
G.
Gaudin
,
P. J.
Zermatten
,
M. V.
Costache
,
S.
Auffret
,
S.
Bandiera
,
B.
Rodmacq
,
A.
Schuhl
, and
P.
Gambardella
, Nature
476
, 189
(2011
).2.
L.
Liu
,
C. F.
Pai
,
Y.
Li
,
H. W.
Tseng
,
D. C.
Ralph
, and
R. A.
Buhrman
, Science
336
, 555
(2012
).3.
A.
Thiaville
,
S.
Rohart
,
É.
Jué
,
V.
Cros
, and
A.
Fert
, Europhys. Lett.
100
, 57002
(2012
).4.
S.
Emori
,
U.
Bauer
,
S. M.
Ahn
,
E.
Martinez
, and
G. S. D.
Beach
, Nat. Mater.
12
, 611
(2013
).5.
K. S.
Ryu
,
L.
Thomas
,
S. H.
Yang
, and
S.
Parkin
, Nat. Nanotechnol.
8
, 527
(2013
).6.
A.
Manchon
,
J.
Železný
,
I. M.
Miron
,
T.
Jungwirth
,
J.
Sinova
,
A.
Thiaville
,
K.
Garello
, and
P.
Gambardella
, Rev. Mod. Phys.
91
, 035004
(2019
).7.
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
).8.
C.
Hahn
,
G.
De Loubens
,
O.
Klein
,
M.
Viret
,
V. V.
Naletov
, and
J.
Ben Youssef
, Phys. Rev. B
87
, 174417
(2013
).9.
S.
Cho
,
S. H. C.
Baek
,
K. D.
Lee
,
Y.
Jo
, and
B. G.
Park
, Sci. Rep.
5
, 014668
(2015
).10.
J.
Kim
,
P.
Sheng
,
S.
Takahashi
,
S.
Mitani
, and
M.
Hayashi
, Phys. Rev. Lett.
116
, 097201
(2016
).11.
Y. M.
Lu
,
J. W.
Cai
,
S. Y.
Huang
,
D.
Qu
,
B. F.
Miao
, and
C. L.
Chien
, Phys. Rev. B
87
, 220409
(2013
).12.
A.
Kobs
,
S.
Heße
,
W.
Kreuzpaintner
,
G.
Winkler
,
D.
Lott
,
P.
Weinberger
,
A.
Schreyer
, and
H. P.
Oepen
, Phys. Rev. Lett.
106
, 217207
(2011
).13.
C. O.
Avci
,
K.
Garello
,
A.
Ghosh
,
M.
Gabureac
,
S. F.
Alvarado
, and
P.
Gambardella
, Nat. Phys.
11
, 570
(2015
).14.
K.
Olejník
,
V.
Novák
,
J.
Wunderlich
, and
T.
Jungwirth
, Phys. Rev. B
91
, 180402
(2015
).15.
K.
Yasuda
,
A.
Tsukazaki
,
R.
Yoshimi
,
K. S.
Takahashi
,
M.
Kawasaki
, and
Y.
Tokura
, Phys. Rev. Lett.
117
, 127202
(2016
).16.
S. S. L.
Zhang
and
G.
Vignale
, Phys. Rev. B
94
, 140411
(2016
).17.
T.
Li
,
S.
Kim
,
S. J.
Lee
,
S. W.
Lee
,
T.
Koyama
,
D.
Chiba
,
T.
Moriyama
,
K. J.
Lee
,
K. J.
Kim
, and
T.
Ono
, Appl. Phys. Express
10
, 073001
(2017
).18.
C. O.
Avci
,
J.
Mendil
,
G. S. D.
Beach
, and
P.
Gambardella
, Phys. Rev. Lett.
121
, 087207
(2018
).19.
W. P.
Sterk
,
D.
Peerlings
, and
R. A.
Duine
, Phys. Rev. B
99
, 064438
(2019
).20.
K. J.
Kim
,
T.
Li
,
S.
Kim
,
T.
Moriyama
,
T.
Koyama
,
D.
Chiba
,
K. J.
Lee
,
H. W.
Lee
, and
T.
Ono
, Appl. Phys. Express
12
, 063001
(2019
).21.
K.
Garello
,
I. M.
Miron
,
C. O.
Avci
,
F.
Freimuth
,
Y.
Mokrousov
,
S.
Blügel
,
S.
Auffret
,
O.
Boulle
,
G.
Gaudin
, and
P.
Gambardella
, Nat. Nanotechnol.
8
, 587
(2013
).22.
S.
Parkin
and
S. H.
Yang
, Nat. Nanotech.
10
, 195
(2015
).23.
Y. W.
Oh
,
S. H. C.
Baek
,
Y. M.
Kim
,
H. Y.
Lee
,
K. D.
Lee
,
C. G.
Yang
,
E. S.
Park
,
K. S.
Lee
,
K. W.
Kim
,
G.
Go
,
J. R.
Jeong
,
B. C.
Min
,
H. W.
Lee
,
K. J.
Lee
, and
B. G.
Park
, Nat. Nanotech.
11
, 878
(2016
).24.
S.
Fukami
,
C.
Zhang
,
S.
Duttagupta
,
A.
Kurenkov
, and
H.
Ohno
, Nat. Mater.
15
, 535
(2016
).25.
S.
Ko
,
G.-H.
Lee
,
K.-J.
Kim
, and
B.-G.
Park
, J. Korean Magn. Soc.
31
, 208
(2021
).26.
M.
Song
,
M. G.
Park
,
S.
Ko
,
S. K.
Jang
,
M.
Je
, and
K. J.
Kim
, IEEE Trans. Electron Devices
68
, 1939
(2021
).27.
K. J.
Kim
,
S. K.
Kim
,
Y.
Hirata
,
S. H.
Oh
,
T.
Tono
,
D. H.
Kim
,
T.
Okuno
,
W. S.
Ham
,
S.
Kim
,
G.
Go
,
Y.
Tserkovnyak
,
A.
Tsukamoto
,
T.
Moriyama
,
K. J.
Lee
, and
T.
Ono
, Nat. Mater.
16
, 1187
(2017
).28.
Y.
Hirata
,
D. H.
Kim
,
S. K.
Kim
,
D. K.
Lee
,
S. H.
Oh
,
D. Y.
Kim
,
T.
Nishimura
,
T.
Okuno
,
Y.
Futakawa
,
H.
Yoshikawa
,
A.
Tsukamoto
,
Y.
Tserkovnyak
,
Y.
Shiota
,
T.
Moriyama
,
S. B.
Choe
,
K. J.
Lee
, and
T.
Ono
, Nat. Nanotechnol.
14
, 232
(2019
).29.
C.
Kim
,
S.
Lee
,
H. G.
Kim
,
J. H.
Park
,
K. W.
Moon
,
J. Y.
Park
,
J. M.
Yuk
,
K. J.
Lee
,
B. G.
Park
,
S. K.
Kim
,
K. J.
Kim
, and
C.
Hwang
, Nat. Mater.
19
, 980
(2020
).30.
S. K.
Kim
,
G. S. D.
Beach
,
K. J.
Lee
,
T.
Ono
,
T.
Rasing
, and
H.
Yang
, Nat. Mater.
21
, 24
(2022
).31.
M.
Deb
,
P.
Molho
, and
B.
Barbara
, Phys. Rev. B
105
, 014432
(2022
).32.
S.
Geprägs
,
A.
Kehlberger
,
F. D.
Coletta
,
Z.
Qiu
,
E. J.
Guo
,
T.
Schulz
,
C.
Mix
,
S.
Meyer
,
A.
Kamra
,
M.
Althammer
,
H.
Huebl
,
G.
Jakob
,
Y.
Ohnuma
,
H.
Adachi
,
J.
Barker
,
S.
Maekawa
,
G. E. W.
Bauer
,
E.
Saitoh
,
R.
Gross
,
S. T. B.
Goennenwein
, and
M.
Kläui
, Nat. Commun.
7
, 10452
(2016
).33.
Y.
Li
,
D.
Zheng
,
B.
Fang
,
C.
Liu
,
C.
Zhang
,
A.
Chen
,
Y.
Ma
,
K.
Shen
,
H.
Liu
,
A.
Manchon
, and
X.
Zhang
, Adv. Mater.
34
, 2200019
(2022
).34.
H.
Kim
,
P. C.
Van
,
H.
Jung
,
J.
Yang
,
Y.
Jo
,
J. W.
Yoo
,
A. M.
Park
,
J. R.
Jeong
, and
K. J.
Kim
, Magnetochemistry
8
, 28
(2022
).35.
C.
Park
,
J. W.
Choi
,
N.-W.
Park
,
G.-S.
Kim
,
T.
Kikkawa
,
E.
Saitoh
, and
S.-K.
Lee
, J. Mater. Chem. A
11
, 11831
(2023
).36.
N.
Vlietstra
,
J.
Shan
,
V.
Castel
,
B. J.
Van Wees
, and
J.
Ben Youssef
, Phys. Rev. B
87
, 184421
(2013
).37.
S.
Vélez
,
J.
Schaab
,
M. S.
Wörnle
,
M.
Müller
,
E.
Gradauskaite
,
P.
Welter
,
C.
Gutgsell
,
C.
Nistor
,
C. L.
Degen
,
M.
Trassin
,
M.
Fiebig
, and
P.
Gambardella
, Nat. Commun.
10
, 4750
(2019
).38.
H.-A.
Zhou
,
Y.
Dong
,
T.
Xu
,
K.
Xu
,
L.
Sánchez-Tejerina
,
L.
Zhao
,
Y.
Ba
,
P.
Gargiani
,
M.
Valvidares
,
Y.
Zhao
,
M.
Carpentieri
,
O. A.
Tretiakov
,
X.
Zhong
,
G.
Finocchio
,
S. K.
Kim
, and
W.
Jiang
, arXiv:1912.01775 (2019
).39.
Y.
Li
,
D.
Zheng
,
C.
Liu
,
C.
Zhang
,
B.
Fang
,
A.
Chen
,
Y.
Ma
,
A.
Manchon
, and
X.
Zhang
, ACS Nano
16
, 8181
(2022
).40.
G.
Liu
,
X.
Wang
,
Z. Z.
Luan
,
L. F.
Zhou
,
S. Y.
Xia
,
B.
Yang
,
Y. Z.
Tian
,
G.
Guo
,
J.
Du
, and
D.
Wu
, Phys. Rev. Lett.
127
, 207206
(2021
).41.
Y.
Cheng
,
J.
Tang
,
J. J.
Michel
,
S. K.
Chong
,
F.
Yang
,
R.
Cheng
, and
K. L.
Wang
, Phys. Rev. Lett.
130
, 086703
(2023
).42.
B.
Yang
,
S. Y.
Xia
,
H.
Zhao
,
G.
Liu
,
J.
Du
,
K.
Shen
,
Z.
Qiu
, and
D.
Wu
, Phys. Rev. B
103
, 054411
(2021
).43.
L.
Liensberger
,
A.
Kamra
,
H.
Maier-Flaig
,
S.
Geprägs
,
A.
Erb
,
S. T. B.
Goennenwein
,
R.
Gross
,
W.
Belzig
,
H.
Huebl
, and
M.
Weiler
, Phys. Rev. Lett.
123
, 117204
(2019
).44.
B.
Han
,
B.
Wang
,
Z.
Yan
,
T.
Wang
,
D.
Yang
,
X.
Fan
,
Y.
Wang
, and
J.
Cao
, Phys. Rev. Appl.
13
, 014065
(2020
).45.
C. O.
Avci
,
K.
Garello
,
M.
Gabureac
,
A.
Ghosh
,
A.
Fuhrer
,
S. F.
Alvarado
, and
P.
Gambardella
, Phys. Rev. B
90
, 224427
(2014
).46.
X. G.
Wang
,
Z. W.
Zhou
,
Y. Z.
Nie
,
Q. L.
Xia
, and
G. H.
Guo
, Phys. Rev. B
97
, 094401
(2018
).47.
J.
Cramer
,
E. J.
Guo
,
S.
Geprägs
,
A.
Kehlberger
,
Y. P.
Ivanov
,
K.
Ganzhorn
,
F.
Della Coletta
,
M.
Althammer
,
H.
Huebl
,
R.
Gross
,
J.
Kosel
,
M.
Kläui
, and
S. T. B.
Goennenwein
, Nano Lett.
17
, 3334
(2017
).48.
E. A.
Gorbachev
,
M. V.
Soshnikov
,
L. N.
Alyabyeva
,
E. S.
Kozlyakova
,
A. S.
Fortuna
,
A.
Ahmed
,
R. D.
Svetogorov
, and
L. A.
Trusov
, Mater. Today
63
, 99
(2023
).49.
Y.
Nambu
,
J.
Barker
,
Y.
Okino
,
T.
Kikkawa
,
Y.
Shiomi
,
M.
Enderle
,
T.
Weber
,
B.
Winn
,
M.
Graves-Brook
,
J. M.
Tranquada
,
T.
Ziman
,
M.
Fujita
,
G. E. W.
Bauer
,
E.
Saitoh
, and
K.
Kakurai
, Phys. Rev. Lett.
125
, 027201
(2020
).50.
J. H.
Park
,
W. T.
Kim
,
W.
Won
,
J. H.
Kang
,
S.
Lee
,
B. G.
Park
,
B. S.
Ham
,
Y.
Jo
,
F.
Rotermund
, and
K. J.
Kim
, Nat. Commun.
13
, 5530
(2022
).51.
J.
Park
,
Y.
Hirata
,
J. H.
Kang
,
S.
Lee
,
S.
Kim
,
C.
Van Phuoc
,
J. R.
Jeong
,
J.
Park
,
S. Y.
Park
,
Y.
Jo
,
A.
Tsukamoto
,
T.
Ono
,
S. K.
Kim
, and
K. J.
Kim
, Phys. Rev. B
103
, 014421
(2021
).© 2024 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2024
Author(s)
You do not currently have access to this content.
