Complex oxide heterostructures for spin electronics

Abstract

El descubrimiento el año 1988 de la magnetoresistencia gigante (GMR) marcó el inicio de la revolución espintrónica. El grado de libertad de espín de los electrones es esencial en los fenómenos relacionados con la GMR. Aun así, estos sistemas aun dependen de la presencia de portadores de carga. Por otro lado, desde la detección experimental del efecto Hall de espín a principios de este siglo, la manipulación directa de corrientes de espín sin necesidad de cargas se convirtió un tema de gran interés. De esta manera, en los últimos años, el entrelazamiento entre los diferentes grados de libertad – de carga, de espín y orbital – en materiales y estructuras se ha visto atraído por un renovado interés. Desde el punto de vista tecnológico, una de las características más atractivas de las corrientes puras de espín es la desaparición del calentamiento por efecto Joule, el cual está directamente conectado al gran problema de la disipación de calor presente en los aparatos electrónicos actuales. Como resultado, la generación, manipulación y detección de corrientes puras de espín es aun uno de los grandes retos en la espintrónica. En este aspecto, los procesos de interconversión entre cargas y espines juegan un papel muy relevante, y el hecho de tener los materiales y las estructuras que maximizan estos procesos es del todo importante. En esta tesis, la generación, manipulación y detección de corrientes puras de espín en bicapas ferromagneto/metal normal (FM/NM) es discutida. El uso de óxidos complejos basados en manganeso con estructura de perovskita es especialmente relevante en el contexto de esta tesis. En general, los materiales formados por óxidos complejos son muy atractivos desde el punto de vista tecnológico a causa de la su inherente naturaleza multifuncional. El primer bloque experimental de esta tesis se concentra en el uso de microondas para la generación de corrientes puras de espín por medio de bombeo de espines. Posteriormente, estas corrientes son detectadas midiendo el voltaje inducido por el efecto Hall de espín inverso (ISHE). Los sistemas estudiados en este bloque son el Permalloy/Pt, La0.92MnO3/Pt, La0.67Sr0.33MnO3/Pt, y La0.67Sr0.33MnO3/SrIrO3. Por otro lado, el segundo bloque se centra en medidas de magnetoresistencia Hall de espín (SMR) en bicapas formadas por La2CoMnO6/Pt.