Transporte quântico em nano-estruturas magnéticas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Fernandes, Imara Lima, 1987-
Data de Publicação: 2015
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1626250
Resumo: Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzún
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spelling Transporte quântico em nano-estruturas magnéticasQuantum transport in magnetic nanostructuresFunções de GreenPontos quânticosGreen's functionsQuantum dotsOrientador: Guillermo Gerardo Cabrera OyarzúnTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb WataghinResumo: Esta tese de doutorado abordou principalmente o estudo teórico das propriedades de transporte dependente do spin em nanoestruturas magnéticas. As principais estruturas estudadas foram junções magnéticas de tunelamento e sistemas compostos por um arranjo de pontos quânticos acoplados a eletrodos ferromagnéticos. Com o intuito de obter propriedades físicas do sistema como, a corrente elétrica, a corrente de spin, a densidade local de estados, a ocupação média nos pontos quânticos e a corrente induzida por spin transfer-torque utilizamos o formalismo de funções de Green de não-equilíbrio. Na primeira parte deste trabalho, estudamos os efeitos da inversão do spin nas propriedades de transporte em junções de tunelamento. Para estes sistemas, o fenômeno da magnetorresistência tem origem na densidade de estados dos elétrons de condução dos eletrodos e mostramos que ela é fortemente afetada pela inversão do spin no tunelamento. Além disso, foi possível observar que a inversão do spin induz um spin-torqueadicional ao sistema. Na segunda parte deste trabalho, investigamos as propriedades de transporte em um sistema composto por dois pontos quânticos em forma de T acoplados a eletrodos ferromagnéticos. Com a mesma metodologia empregada anteriormente, encontramos que o aparecimento da ressonância de Fano e a formação de estados ligados dependem fortemente dos parâmetros do sistema. Explorando em detalhes o sistema, foi observado que é possível controlar a condutância elétrica do sistema através de um potencial de gate. Em particular, ao variar a posição do nível de energia do ponto quântico central é possível inverter a ressonância de Fano. Na última parte, apresentamos os resultados numéricos para o sistema considerando um ponto quântico com dois níveis de energia acoplado a dois eletrodos ferromagnéticos, e no interior do ponto quântico levamos em conta a interação e-e e a interação spin-órbita de Rashba. A interação de Rashba introduz a transição entre os níveis de energia com a inversão do spin, o que originou interessantes propriedades no transporte dependente do spin. Em particular, para eletrodos não magnéticos obtivemos que o acoplamento spin-órbita resultou na criação de corrente de spin polarizadaAbstract: In this work, we have studied the spin-dependent quantum transport in magnetic nanostructures. The main structures studied are magnetic tunneling junctions and systems composed of an arrangement of quantum dots coupled to ferromagnetic electrodes. Using the nonequilibrium Green's function techinique, we were able to calculate selected properties of the systems such as the electric current, the spin current, local density of states and the current-induced spin-transfer torque. In the first system, we have observed the effects of the spin-flip scattering in the transport properties considering tunneling junctions composed by an insulating layer between two ferromagnetic electrodes. The results obtained for this system showed that the magnetoresistance is related to density of state effects at the ferromagnetic electrodes, and we have found that it is strongly affected by the spin-flip scattering. Besides, we also observed that the spin-flip scattering gives rise to an additional spin-torque to the system. For the system composed of two quantum dots T-shaped electrodes coupled to ferromagnetic electrodes, we investigated the spin-dependent properties. We have observed that the appearance of the Fano resonance and the formation of bound states rely strongly on system parameters. Another interesting finding is the possibility to control the electrical conductance via a gate voltage. We figured out that changing the energy level of the central dot affected directly the Fano resonance peak intensities. Lastly, we have showed that for the system composed by a quantum-dot with two energy levels coupled to two ferromagnetic electrodes must be modified when the \textit{e-e} and the Rashba spin-orbit interaction are taken into account. The Rashba interaction induces level transitions with spin-flip resulting in interesting properties in the spin-dependent transport. We have found out that the spin-orbit interaction strongly contributes to the spin current even for non-magnetic electrodesDoutoradoFísicaDoutora em CiênciasCNPQFAPESP2011/19298-4[s.n.]Cabrera Oyarzún, Guillermo Gerardo, 1948-Dartora, Cesar AugustoGarcia, Fernando AssisBrum, José AntônioAntunez de Mayolo, Carlos Manuel GilesUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb WataghinPrograma de Pós-Graduação em FísicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFernandes, Imara Lima, 1987-20152015-06-30T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf100 f. : il.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1626250FERNANDES, Imara Lima. Transporte quântico em nano-estruturas magnéticas. 2015. 100 f. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1626250. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/953763porreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2020-08-21T15:11:58Zoai::953763Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2020-08-21T15:11:58Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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