Corrente de spin como sonda para materiais clássicos e quânticos

Abstract

A corrente de spin é uma entidade puramente quântica sem análogo clássico, dessa forma ela se torna uma ferramenta muito sensível a propriedades quânticas de diversos materiais. Nessa tese é feito uso de corrente de spins como sonda quântica para testar diferentes propriedades dos materiais, em específico foi feito a injeção de correntes de spin em materiais paramagnéticos, diamagnéticos, ferromagnéticos e em materiais quânticos,por meio da técnica de bombeamento de spins, para observar como tais materiais respondem ao estimulo de uma corrente de spin. Em materiais paramagnéticos a corrente de spin é predominantemente convertida em corrente de carga por meio de efeitos de volume como o efeito spin Hall inverto (ISHE), há no entanto trabalhos na literatura que mostram que é possível aumentar a eficiência da conversão de corrente de spin em corrente de carga em tais materiais por meio da adição de uma outra camada metálica, na interface entre material paramagnético e essa camada metálica extra se da origem ao efeito Rashba-Edelstein inverso (IREE) que aumenta o sinal detectado. Em materiais diamagnéticos foi observado que o diamagnetismo atua como um mecanismo extra de dissipação que inibe a conversão de corrente de spin em corrente de carga por efeitos de volume, no entanto ainda é possível que ocorra a conversão da corrente de spin por estados de superfície via IREE. Em materiais ferromagnéticos e antiferromagnéticos, devido a existência de um parâmetro de ordem o sistema apresenta uma quebra de simetria espontânea, dessa forma o parâmetro θSH se transforma em um tensor de terceira ordem, e a conversão de corrente de spin em corrente de carga pode ocorrer por um mecanismo anômalo que depende da direção do parâmetro de ordem, da direção e polarização da corrente de spin. Em materiais quânticos é observado que a conversão de corrente de spin não pode ser devido ao ISHE dado que o tamanho efetivo da camada seria da ordem atômica, além disso é observado que a conversão de corrente de spin só depende da existência dos estados de superfície.