Magnetorresistência perturbativa e estudo de fenômenos da caloritrônica de Spin em nanoestruturas magnéticas
In this work has been realized studies in thin magnetic films with the purpose of approaching two lines of investigation: (a) the understanding of mechanisms of interaction in coupled ferromagnetic/antiferromagnetic bilayers (FM/AF). In this case the rotatable and unidirectional anisotropy (Excha...
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| Autor principal: | |
|---|---|
| Outros Autores: | |
| Formato: | doctoralThesis |
| Idioma: | pt_BR |
| Publicado em: |
Brasil
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| Assuntos: | |
| Endereço do item: | https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/27953 |
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Repositório Institucional |
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Magnetorresistência perturbativa Anisotropias magnéticas Anisotropia rotatória Caloritrônica de spin Gradiente térmico Corrente de spin Amplificação CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA |
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Magnetorresistência perturbativa Anisotropias magnéticas Anisotropia rotatória Caloritrônica de spin Gradiente térmico Corrente de spin Amplificação CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA Costa, Ricardo Borges da Magnetorresistência perturbativa e estudo de fenômenos da caloritrônica de Spin em nanoestruturas magnéticas |
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In this work has been realized studies in thin magnetic films with the purpose of
approaching two lines of investigation: (a) the understanding of mechanisms of interaction
in coupled ferromagnetic/antiferromagnetic bilayers (FM/AF). In this case the rotatable and
unidirectional anisotropy (Exchange bias) has been investigated with a new experimental
technique, of magnetic characterization, which allows to test the theoretical models used to
explain the phenomenon, due to this anisotropy. This technique is called perturbative magnetoresistance (PMR) and it has been developed and improved during the doctoral program.
It has also been investigated, with the use of PMR, simple films with uniaxial and cubic
anisotropies [100]. Two types of PMR measurements were used in the magnetic characterization: the measurement of PMR as a function of the modulus of the applied magnetic field in
the sample and the measurement of PMR as a function of the variation of the angle of application of this magnetic field (angular PMR). The other line of investigation, (b) involves the
control and understanding of generation/detection of spin current from the thermal gradient.
In this case, an experimental set-up has been developed to apply a perpendicular thermal
gradient to the magnetic film plane. Therefore, classical and quantum effects are responsible
for generating potential difference in the surface of the film and that can be measured by
nanovoltmeter. The detection of spin current from the electric potential difference requires a
thin film engineering, since the pure spin current does not generate electrical potential difference. Is this work, it will be detailed how it is possible to detect electric potential difference
due to the spin current. The parameter which characterizes the efficiency of spin current
conversion in charge current (electrical potential difference) is of great importance for the
engineering of future devices based on spin current. Particularly in this work, efforts have
been made to measure the efficiency of ferromagnetic materials, since non-magnetic materials
such as platinum (Pt) and tantalum (Ta) are generally used in the literature. In addition,
a study was carried out on the generation and detection of spin current in FM/AF/NM
systems, where the influence of the AF layer (NiO, in this case) on the measured voltage in
NM layer was characterized. In this investigation, it was verified that for some thicknesses
of NiO, there is an amplification of the spin current in the system. |
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Oliveira, Alexandre Barbosa de |
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ri-123456789-279532019-11-24T05:17:58Z Magnetorresistência perturbativa e estudo de fenômenos da caloritrônica de Spin em nanoestruturas magnéticas Costa, Ricardo Borges da Oliveira, Alexandre Barbosa de Anselmo, Dory Helio Aires de Lima Correa, Márcio Assolin Feitosa, Carlos Chesman de Araújo Soares, João Maria Suarez, Roberto Lázaro Rodriguez Magnetorresistência perturbativa Anisotropias magnéticas Anisotropia rotatória Caloritrônica de spin Gradiente térmico Corrente de spin Amplificação CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA In this work has been realized studies in thin magnetic films with the purpose of approaching two lines of investigation: (a) the understanding of mechanisms of interaction in coupled ferromagnetic/antiferromagnetic bilayers (FM/AF). In this case the rotatable and unidirectional anisotropy (Exchange bias) has been investigated with a new experimental technique, of magnetic characterization, which allows to test the theoretical models used to explain the phenomenon, due to this anisotropy. This technique is called perturbative magnetoresistance (PMR) and it has been developed and improved during the doctoral program. It has also been investigated, with the use of PMR, simple films with uniaxial and cubic anisotropies [100]. Two types of PMR measurements were used in the magnetic characterization: the measurement of PMR as a function of the modulus of the applied magnetic field in the sample and the measurement of PMR as a function of the variation of the angle of application of this magnetic field (angular PMR). The other line of investigation, (b) involves the control and understanding of generation/detection of spin current from the thermal gradient. In this case, an experimental set-up has been developed to apply a perpendicular thermal gradient to the magnetic film plane. Therefore, classical and quantum effects are responsible for generating potential difference in the surface of the film and that can be measured by nanovoltmeter. The detection of spin current from the electric potential difference requires a thin film engineering, since the pure spin current does not generate electrical potential difference. Is this work, it will be detailed how it is possible to detect electric potential difference due to the spin current. The parameter which characterizes the efficiency of spin current conversion in charge current (electrical potential difference) is of great importance for the engineering of future devices based on spin current. Particularly in this work, efforts have been made to measure the efficiency of ferromagnetic materials, since non-magnetic materials such as platinum (Pt) and tantalum (Ta) are generally used in the literature. In addition, a study was carried out on the generation and detection of spin current in FM/AF/NM systems, where the influence of the AF layer (NiO, in this case) on the measured voltage in NM layer was characterized. In this investigation, it was verified that for some thicknesses of NiO, there is an amplification of the spin current in the system. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Neste trabalho foram realizados estudos em filmes finos magnéticos com o objetivo de abordar duas linhas de investigação: (a) entendimento do mecanismo de interação em bicamadas acopladas do tipo ferromagnética/antiferromagnética (FM/AF). Neste caso as anisotropias rotatória e unidirecional (Exchange bias) foram investigadas com uma nova técnica experimental de caracterização magnética, que permite testar os modelos teóricos usados para explicar os fenômenos decorrentes dessas anisotropias. Esta técnica recebeu o nome de magnetorresistência perturbativa (PMR) e foi desenvolvida e aprimorada durante o doutorado. Investigou-se também, com uso da PMR, filmes simples com anisotropias uniaxial e cúbica [100]. Dois tipos de medidas de PMR foram empregadas na caracterização magnética: a medida de PMR em função do módulo do campo magnético aplicado na amostra e a medida de PMR em função da variação do ângulo de aplicação desse campo magnético (PMR angular). A outra linha de investigação, (b) envolve o controle e o entendimento da geração/detecção de corrente de spin a partir de gradiente de temperatura. Neste caso, uma montagem experimental foi desenvolvida para aplicar gradiente de temperatura perpendicular ao plano do filme magnético. Como consequência, efeitos clássicos e quânticos são responsáveis por gerar diferença de potencial na superfície do filme e que pode ser medida através de um nanovoltímetro. A detecção de corrente de spin a partir de diferença de potencial elétrico necessita de uma engenharia de filme fino, pois a corrente pura de spin não gera diferença de potencial elétrico. Neste trabalho será detalhado como é possível detectar diferença de potencial elétrico devido à corrente de spin. O parâmetro que caracteriza a eficiência da conversão de corrente de spin em corrente de carga (voltagem) é de grande importância para a engenharia de futuros dispositivos baseados em corrente de spin. Particularmente neste trabalho foram realizados esforços para caracterizar a eficiência de materiais ferromagnéticos, uma vez que na literatura são utilizados materiais não-magnéticos como a platina (Pt) e o tântalo (Ta). Além disso, realizou-se um estudo a respeito da geração e detecção de corrente de spin em sistemas FM/AF/NM, onde caracterizou-se a influência da camada AF (NiO, nesse caso) sobre a voltagem medida na camada NM. Nessa investigação, verificou-se que para algumas espessuras de NiO, há uma amplificação da corrente de spin no sistema. 2019-11-20T00:14:33Z 2019-11-20T00:14:33Z 2019-06-07 doctoralThesis COSTA, Ricardo Borges da. Magnetorresistência perturbativa e estudo de fenômenos da caloritrônica de Spin em nanoestruturas magnéticas. 2019. 156f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019. https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/27953 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA |