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Tese de Doutorado
Damping and spin rectification in synthetic antiferromagnets

Data do cadastro: 30/03/2022

Publicação/Divulgação: 05/11/2021

Resp. pelo cadastro:

Orientador: R. L. Sommer

Coorientador: Diego Ernesto Gonzalez Chavez

Segundo Coorientador: -

Aluno: -

Status atual: Defendida

Instituição de defesa: CBPF - Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas

Resumo: Nesta tese são estudados o amortecimento magnético e os efeitos de retificação de spin que ocorrem devido às correntes de spin em anti-ferromagnetos sintéticos (SAF). Estas propriedades foram estudadas usando técnicas de ressonância ferromagnética (FMR) de banda larga e medidas de voltagem DC gerado por ressonância ferromagnética. As amostras analisadas foram SAF simétricos NiFe/Ru/NiFe/NM baseados em Permalloy (Ni81Fe19), com espaçador de Rutênio (Ru) de diferentes espessuras, e com uma camada de cobertura não magnética (NM) de Ru, tântalo ou platina. Para o estudo do amortecimento magnético, foram medidas as larguras de linha em frequência e em campo, para os modos de ressonância óptico e acústico do SAF, ao longo da toda a relação de dispersão, nos estados magnéticos saturados e não colineares. Os resultados obtidos foram comparados com um modelo baseado na equação de Landau Lifshitz Gilbert sem termos adicionais de bombeamento de spin ou torque induzido por transferência de spin. É mostrado que este modelo explica a maioria das caraterísticas observadas nas medidas de largura de linha em campo, com muita boa concordância para o modo acústico. Enquanto para o modo óptico é observado que a largura de linha medida é maior que a do modelo LLG. Estes resultados concordam com os reportados na literatura, onde é esperado que no modo acústico as correntes de spin entre as camadas sejam canceladas entre si, enquanto no modo óptico o aumento do amortecimento extra é explicado pelo bombeamento de spin entre as camadas do SAF. A contribuição desta tese é apresentar medidas detalhadas para as magnetizações não colineares, além de analisar o efeito do alargamento inomogêneo da linha de FMR nestas medidas. No estudo da retificação de spin, foram identificados dois efeitos que geram voltagem DC: o efeito inverso Hall de spin (ISHE) e a retificação por magneto resistência anisotrópica (AMR) transversal conhecida também como efeito Hall planar. Este segundo efeito acontece devido à geometria particular do nosso sistema de medida, onde a guia de onda tipo microstrip utilizada induz uma corrente de rádio frequência (RF) na amostra. É mostrado que o sinal do ISHE é observado para camadas finas de NiFe, enquanto para camadas maiores de 10 nm o efeito da AMR é dominante. A retificação de spin em SAFs foi medida para o modo acústico ao longo de toda a relação de dispersão, incluído o estado antiparalelo, não colinear e saturado. No estado não colinear é observada e analisada a inversão do sinal da voltagem DC quando a magnetização entre as camadas do SAF fazem um angulo de 90º. O estado antiparalelo também gera um sinal de voltagem DC com um perfil antissimétrico em relação ao campo zero. Estes resultados são explicados pela retificação de uma corrente RF, induzida na amostra, devido à magneto resistência anisotrópica e tem como resultado a geração de uma voltagem DC transversal à direção da corrente.

Área:

Data da defesa: 05/11/2021

Banca: Roberto Bechara Muniz; Angela Burlamaqui Klautau Crispino; Lucio Strazzabosco Dorneles; Carlos César Bof Bufon; Luiz Carlos Sampaio LIma; João Paulo Sinnecker; João Paulo Sinnecker


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