Topological states applied to spintronics devices

• Autor(a) principal: Loreto, Renan Pires
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: LOCUS Repositório Institucional da UFV
• Texto Completo: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/20365
• topic: Spintrônicos; Nanotecnologia; Magnetismo; Topologia; Física da Matéria Condensada

Neste trabalho estudamos tres importantes sistemas magnéticos extensamente pesquisados nas últimas décadas. Na primeira parte, a proposta recente da utilização de skyrmions magnéticos, que são excitações topológicas tipo quasi-partícula em ferromagnetos, em memórias tipo racetrack, tem atraído a atenção de pesquisadores nos últimos anos abrindo um novo campo de estudo chamado skyrmionics, que é uma tentativa de utilizar estas estruuras magnéticas como transportadores de informação na próxima geração de de dispositivos spintrônicos. Para a utilização de skyrmions magnéticos, em alguns sistemas é necessário a inclusão de interação Dzyaloshinskii-Moriya e campos magnéticos externos no sistema. Neste trabalho, nós exploramos um sistema sem estes requisitos. Primeiro, propusemos um modo controlado de criação de skyrmions e skyrmioniums impressos em em uma nanofita de material ferromagnético com magnetização fora do plano. Após isso, investigamos o destacamento da estrutura da região abaixo de um nanodisco, responsável por imprimir esta estrutura. O transporte é feito por spin transfer torque devido a pulsos de corrente elétrica spin polarizada aplicadas na nanofita. A detecção da estrutura é feita por magnetoresistência túnel. Esta estrutura que se move, após deixar a região abaixo do disco, não é mais considerada um skyrmion e, calculando como a carga topológica evolui, a estrutura foi chamada de sóliton magnético ressonante. A segunda parte cobre os efeitos de geração de correntes puras de spin por Spin Pumping e efeito Seebeck de Spin e a conversão dessas correntes de spin em correntes de carga em isolantes topológicos a temperatura ambiente. A conversão de corrente de spin em corrente de carga é devido ao efeito Edelstein Inverso (IEE) que é possivel devido ao ’spin-momentum locking’ do elétron no nível de Fermi devido ao campo de Rashba. As medidas nas duas técnicas levaram ao mesmo valor do parâmetro IEE, mostrando que ambos os resultados são maneiras eficientes de converão de corrente de spin em corrente de carga. Na terceira parte, redes de nanomagnetos projetados para assemelhar-se a gelos de spin (estados magnéticos desordenados) e são conhecidos como gelos de spin artificiais e, estudos teóricos e experimentais da termodinâmica nestas redes. Nas redes retangulares de gelos de spin artificiais espera-se que mostrem diferentes transições de fase mudando a geometria do sistema. Esta dinâmica gerada por efeitos geométricos abrem uma possibilidade de explorar diferentes estados fundamentais e geração de monopolos magnéti- cos por efeitos térmicos. Aqui, mostramos que uma rede particular de gelos de spin artificiais se mostram com menos restrições para que as nanoilhas mudem magnetização em uma rede em particular e, comparndo o impacto de efeitos térmicos em mudanças de magnetização em diferentes sistemas, é possível encontrar o fenÃt’meno chamado geometrotermodinâmica.