Estudo do Efeito Maser em Sistemas Magnéticos Nanométricos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Campos, Fillipi Klos Rodrigues de
Data de Publicação: 2011
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/32789
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Cesar Augusto Dartora
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaDartora, César Augusto, 1978-Campos, Fillipi Klos Rodrigues de2024-04-25T17:36:20Z2024-04-25T17:36:20Z2011https://hdl.handle.net/1884/32789Orientador: Prof. Dr. Cesar Augusto DartoraDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 2011Bibliografia: fls. 59-64Resumo: Junções de tunelamento magnéticas (MTJs) são usadas em diversas aplicações tecnológicas atuais, tais como cabeças de leitura magnetorresistivas, sensores de campo magnético e Memórias de Acesso Randômicas Magnéticas (MRAMs), devido ao seu efeito de magnetorresistência gigante, cujas raízes estão ligadas a um mecanismo de espalhamento com uma forte dependência de spin. Evidências a favor da existência de correntes de spin colocam em questão a possibilidade de gerar radiação coerente de micro-ondas em um meio com inversão de população de spin, mantido por uma corrente spin-polarizada. Para responder a essa questão, considerou-se uma junção de tunelamento magnético dentro de uma cavidade ressonante como um sistema promissor. A MTJ é composta por dois eletrodos ferromagnéticos separados por um filme fino de óxido que representa uma barreira de potencial devido ao fato de ter os níveis de Fermi das camadas ferromagnéticas situados na banda proibida (bandgap) do filme de óxido. O modelo completo baseia-se em um Hamiltoniano de transferência para determinar a corrente elétrica de tunelamento, bem como a magnitude da corrente de spin. Equações de taxa fenomenológicas são utilizadas para determinar a taxa de emissão de fótons e a potência de saída, onde a injeção de uma corrente polarizada em spin responsável pelo efeito de inversão de população é determinada pela física da junção de tunelamento magnética. O valor de limiar da corrente de spin para que ocorra ação MASER é estimada com base em valores típicos das grandezas relevantes, como as densidades de estados dos eletrodos ferromagnéticos. Mostrou-se que existe uma grande semelhança entre o comportamento de um LASER semicondutor e a MASER baseado em spin.Abstract: Magnetic tunnel junctions (MTJs) are currently being used in many technological applications, such as magnetoresistive reading heads, magnetic _eld sensors and Magnetic Random Access Memories (MRAMs), due to its giant magnetoresistance e_ect whose roots are linked to strong spin-dependent scattering mechanisms. Evidence in favor of the existence of spin currents posed us the question over the possibility to generate coherent microwave radiation in a spin inverted population medium, maintained through a spin-polarized current. To answer that we considered magnetic tunnel junction placed inside a resonant cavity as a promising system. The MTJ is composed by two ferromagnetic electrodes separated by a thin oxide _lm which represents a potential barrier due to the fact that the Fermi levels of the ferromagnetic layers are situated in the gap region of the oxide _lm. The theoretical model is based on the transfer Hamiltonian method to estimate tunnel current as well as the spin-polarized current. Phenomenological rate equations are used to obtain the rate of photon emission and output power of the device, controled by the injection of a spin-polarized current in order to maintain population inversion. The spin current is mainly determined by physics of the magnetic tunnel junction. The threshold value of the spin current is estimated through the use of typical values for the relevant physical quantities, such as the densities of states of the ferromagnetic electrodes. A great resemblance between the behavior of a semiconductor LASER and the spin-based MASER is achieved.70f. : il., grafs.application/pdfDisponível em formato digitalMasersAmplificadores de microondasSistemas nanoeletrônicosEngenharia elétricaEstudo do Efeito Maser em Sistemas Magnéticos Nanométricosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - FILLIPI KLOS RODRIGUES DE CAMPOS.pdfapplication/pdf2640947https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/32789/1/R%20-%20D%20-%20FILLIPI%20KLOS%20RODRIGUES%20DE%20CAMPOS.pdfec5acde53bcd6fe51f0d55f97a9bd988MD51open access1884/327892024-04-25 14:36:20.477open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/32789Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-04-25T17:36:20Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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