Investigação do efeito Hall de spin inverso em bicamadas de Permalloy/Platina

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2010
Autor(a) principal: SANTOS, Andre Felipe Lacerda
Orientador(a): COSTA, Antonio Azevedo da
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/6481
Resumo: Nesta dissertação investigamos a geração de uma tensão elétrica dc em bicamadas de material ferromagnético (FM) e não-magnético (NM), quando excitada a ressonância ferromagnética do sistema FM/NM. Este efeito ocorre pela injeção de uma corrente pura de spin através da interface FM/NM. O fato de podermos injetar uma corrente pura de spin em um meio NM oferece a possibilidade de investigarmos o chamado efeito Hall de spin inverso (ISHE, do inglês inverse spin Hall effect), que foi proposto teoricamente por Hirsch, em 1999. Para gerarmos uma corrente pura de spin, utilizamos o efeito conhecido como bombeamento de spin (spin pumping), proposto por Brataas et al., em 2003. Neste efeito, uma camada FM, onde é excitada a ressonância ferromagnética (FMR), pode bombear spins num meio NM adjacente. Enquanto o efeito Hall de spin (SHE, do inglês spin Hall effect) prevê a geração de uma corrente pura de spin perpendicular a uma corrente de cargas, o efeito inverso (ISHE) consiste da geração de uma corrente de cargas perpendicular a uma corrente pura de spins. Utilizamos bicamadas magnéticas de Ni81Fe19 (Py)/NM onde NM representa diferentes metais não-magnéticos, fabricadas pela técnica de sputtering. O sistema protótipo estudado foi a bicamada de Py/Pt onde a área da camada de Py é sempre menor do que a área da camada de Pt. Assim podemos colocar eletrodos diretamente sobre a superfície de Pt sem entrar em contacto direto com a camada de Py. Isto permite investigar o efeito da corrente de cargas gerada na Pt devido à corrente de spins injetada pelo filme de Py quando a ressonância ferromagnética é excitada. Verificamos que a tensão dc medida nos eletrodos está diretamente relacionada com a absorção de microondas que ocorre na ressonância ferromagnética. A forma de linha da tensão dc possui uma dependência angular que não é totalmente entendida, e que depende de vários parâmetros experimentais. Dependendo do ângulo entre o campo aplicado e a direção em que a tensão dc é medida, a forma de linha apresenta uma contribuição que fundamentalmente pode ser atribuída a dois efeitos: (i) tensão devido à magnetoresistência anisotrópica (AMR) (causada pela presença de uma corrente induzida que atravessa o filme de Py); (ii) tensão devido à injeção de corrente pura de spin no material NM (causada pelo efeito Hall de spin inverso). Investigamos a dependência angular da tensão dc gerada, e o comportamento das formas de linhas medidas em relação à diversos parâmetros como: o campo de anisotropia e a geometria do filme ferromagnético, a espessura do eletrodo de injeção não-magnético e a presença de um espaçador metálico na interface. Desenvolvemos um modelo teórico preliminar, levando em conta a dinâmica da magnetização para calcular a contribuição da AMR à tensão dc. A contribuição do efeito Hall de spin inverso também foi calculada a partir do termo de spin pumping proposto por Brataas et al. Com este modelo foi possível reproduzir a dependência angular da contribuição de ISHE e entender qualitativamente o efeito da AMR em nosso experimento
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Para gerarmos uma corrente pura de spin, utilizamos o efeito conhecido como bombeamento de spin (spin pumping), proposto por Brataas et al., em 2003. Neste efeito, uma camada FM, onde é excitada a ressonância ferromagnética (FMR), pode bombear spins num meio NM adjacente. Enquanto o efeito Hall de spin (SHE, do inglês spin Hall effect) prevê a geração de uma corrente pura de spin perpendicular a uma corrente de cargas, o efeito inverso (ISHE) consiste da geração de uma corrente de cargas perpendicular a uma corrente pura de spins. Utilizamos bicamadas magnéticas de Ni81Fe19 (Py)/NM onde NM representa diferentes metais não-magnéticos, fabricadas pela técnica de sputtering. O sistema protótipo estudado foi a bicamada de Py/Pt onde a área da camada de Py é sempre menor do que a área da camada de Pt. Assim podemos colocar eletrodos diretamente sobre a superfície de Pt sem entrar em contacto direto com a camada de Py. Isto permite investigar o efeito da corrente de cargas gerada na Pt devido à corrente de spins injetada pelo filme de Py quando a ressonância ferromagnética é excitada. Verificamos que a tensão dc medida nos eletrodos está diretamente relacionada com a absorção de microondas que ocorre na ressonância ferromagnética. A forma de linha da tensão dc possui uma dependência angular que não é totalmente entendida, e que depende de vários parâmetros experimentais. Dependendo do ângulo entre o campo aplicado e a direção em que a tensão dc é medida, a forma de linha apresenta uma contribuição que fundamentalmente pode ser atribuída a dois efeitos: (i) tensão devido à magnetoresistência anisotrópica (AMR) (causada pela presença de uma corrente induzida que atravessa o filme de Py); (ii) tensão devido à injeção de corrente pura de spin no material NM (causada pelo efeito Hall de spin inverso). Investigamos a dependência angular da tensão dc gerada, e o comportamento das formas de linhas medidas em relação à diversos parâmetros como: o campo de anisotropia e a geometria do filme ferromagnético, a espessura do eletrodo de injeção não-magnético e a presença de um espaçador metálico na interface. Desenvolvemos um modelo teórico preliminar, levando em conta a dinâmica da magnetização para calcular a contribuição da AMR à tensão dc. A contribuição do efeito Hall de spin inverso também foi calculada a partir do termo de spin pumping proposto por Brataas et al. Com este modelo foi possível reproduzir a dependência angular da contribuição de ISHE e entender qualitativamente o efeito da AMR em nosso experimentoCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorporUniversidade Federal de PernambucoAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEfeito Hall de SpinTransporte MagnéticoSpintrônicaMagnetismoInvestigação do efeito Hall de spin inverso em bicamadas de Permalloy/Platinainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPETHUMBNAILarquivo613_1.pdf.jpgarquivo613_1.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1503https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/6481/4/arquivo613_1.pdf.jpg8a60b6af1bb01cacd002dac9f2599768MD54ORIGINALarquivo613_1.pdfapplication/pdf3824252https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/6481/1/arquivo613_1.pdfc39ccce0d7300045e91efb1f0f0175ccMD51LICENSElicense.txttext/plain1748https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/6481/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52TEXTarquivo613_1.pdf.txtarquivo613_1.pdf.txtExtracted texttext/plain129885https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/6481/3/arquivo613_1.pdf.txt96c53f36832e9ca534246f50a4fa4bd4MD53123456789/64812019-10-25 03:47:10.749oai:repositorio.ufpe.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpe.br/oai/requestattena@ufpe.bropendoar:22212019-10-25T06:47:10Repositório Institucional da UFPE - Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)false
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