Investigação do processo de spin pumping em bicamadas magnéticas e filmes finos

Abstract

Nessa dissertação investigamos de forma sistemática um efeito relativamente recente em física da matéria condensada e que ocorre em materiais magnéticos, o efeito de spin pumping. Este efeito que foi proposto no início dos anos 2000 deu um impulso à área de spintrônica e se constituiu num dos mais importantes mecanismos de injeção de corrente de spins a partir de um meio magnético em um meio não magnético. A possibilidade de aplicações tecnológicas deste efeito em Spintrônica tem se mostrado promissor. Nesta investigação usamos a ressonância ferromagnética (FMR) para estudar o efeito de spin pumping em camadas simples de ferromagneto, bicamadas de ferromagneto/metal-normal e bicamadas de materiais ferromagnéticos diferentes. O fenômeno foi caracterizado por medidas de relaxação magnética e medidas de tensão elétrica DC provocadas pelo efeito Hall de spin inverso (ISHE). Reportamos que a deposição de camadas nanométricas de metais normais como Ta ou Pt sobre o ferromagneto Permalloy (Py, Ni81Fe19) e sobre o isolante ferrimagnético YIG (Y3Fe5O12), resultou em um aumento da constante de amortecimento de Gilbert, comprovando então o efeito de bombeamento de spin. Realizamos também medidas de tensões DC geradas a partir da combinação dos efeitos de spin pumping e ISHE. Mostramos que os sinais de tensão ISHE gerados em bicamadas de YIG/Ta e YIG/Pt possuem sinais opostos. Mostramos também que camadas simples de Py geram uma tensão DC quando o material está na condição de FMR. Esta descoberta levou ao estudo de dois outros efeitos. (i) Competição entre tensões ISHE provocadas pela ressonância do YIG e do Py em bicamadas YIG/Py; (ii) Adição ou subtração de tensões ISHE em bicamadas metálicas do tipo Py/Ta e Py/Pt.