Medidas de condutividade térmica do YIG em baixas temperaturas e altos campos magnéticos

Abstract

Na presente tese são apresentados detalhes da construção de um aparato experimental para realização de medidas de condutividade térmica (κ) na faixa de temperatura (1,8 ≤ T ≤ 300 K) e aplicando campos magnéticos (μ0H) de até 31.4 T. A probe para medida de κ foi montada em um criostato de hélio 3 líquido inserido no magneto resistivo da Célula 9 do NHMFL. A automação para controle e aquisição de dados foi realizada utilizando o software LabView. O sistema foi usado para medir κ no isolante ferrimagnético Y3Fe5O12 (sigla YIG do inglês yttrium iron garnet). A aplicação de campos magnéticos intensos permitiu a supressão da contribuição dos mágnons em κ e a medida da contribuição dos fônons (κph). Na realidade, a supressão total foi observada apenas para valores de T abaixo de 8 K. A contribuição dos mágnons (κm) foi então obtida pela subtração de κph da condutividade térmica total κ. Foi observado um máximo em κm em torno de 16 K cuja amplitude é cerca de cinco vezes maior do que o obtido aplicando um campo magnético de apenas 7 T e reportado na literatura. A dependência de κm com T e μ0H foi descrita utilizando um modelo teórico baseado em ondas de spins e que leva em consideração as contribuições das interações de três e quatro mágnons no cálculo da taxa de relaxação (τi−1). O modelo previu a saturação de κm em valores de μ0H muito maiores do que os utilizados anteriormente. Os resultados obtidos, além de corrigir o modelo teórico amplamente utilizado até então, são de grande interesse para as áreas de pesquisa em spintrônica e em magnônica.