Spin and magnon transport in antiferromagnetic van der Waals materials and yttrium iron garnet
| Promotie: | Dhr. F. (Frank) Feringa |
| Wanneer: | 25 april 2023 |
| Aanvang: | 14:30 |
| Promotors: | prof. dr. ir. B.J. (Bart) van Wees, T. (Tamalika) Banerjee, Prof |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Onderzoek naar transport van spinstromen voor informatieopslag
Frank Feringa bestudeerde de eigenschappen van Ytrium-ijzer granaat en antiferromagnetische 2D (Van der Waals) materialen bestudeerd via spinstromen. Nano-devices zijn gefabriceerd op deze materialen om transport van zogeheten spingolven (magnonen, magnetisch momenten van elektronen die door isolatoren bewegen als een ‘wave’ in een stadion) te bestuderen in een niet-lokale geometrie. Daarnaast heeft hij de interactie van een spinstroom, gegenereerd in een metaal met een hoge spinbaaninteractie, met de bovenste lagen van een magneet bestudeerd om de magnetisatietextuur te karakteriseren.
De magnetische materialen die bestudeerd zijn in dit promotieonderzoek geleiden geen stroom. De spins worden daardoor niet getransporteerd via de geleidingselektronen, maar via spingolven, genaamd magnonen. Magnonen zijn de gekwantiseerde representatie van de magnetische excitatie van een magnetisch geordend systeem. Magnonen kunnen op verschillende manieren worden geëxciteerd. In deze thesis zijn de magnonen elektrisch en thermisch geëxciteerd.
Het grootste gedeelte van de magnetische materialen dat Feringa bestudeerde zijn antiferromagnetische Van der Waals materialen. In antiferromagneten zijn de magnetische momenten antiparallel geordend ten opzichte van elkaar, waardoor ze geen netto magnetisch moment hebben. De laatste tijd is er veel interesse voor antiferromagnetische materialen voor informatieopslag. Van der Waals-materialen bestaan uit lagen kristallen van 2D lagen die onderling zwak aan elkaar gekoppeld zijn via de Van der Waals-interacties. Daarentegen zijn de kristalverbindingen in het vlak veel sterker.
In bovengenoemde materialen heeft Feringa het spin transport via magnonen gekarakteriseerd en de spin structuren bestudeerd. Hierbij heeft hij aangetoond dat het mogelijk is om magnon transport te moduleren via spin injectie via permalloy. Daarnaast is de spin-flop transitie gedetecteerd via thermisch gegenereerde magnonen. Ook is de magnetisatie gekarakteriseerd door middel van de spin Hall magnetoweerstand metingen.
Frank Feringa verrichtte zijn promotieonderzoek bij de afdeling Fysica van Nano Devices van het Zernike Institute for Advanced Materials.