Coupled charge, spin and heat transport in metal-insulator hybrid systems
| Promotie: | Mw. J. Shan |
| Wanneer: | 16 april 2018 |
| Aanvang: | 12:45 |
| Promotors: | prof. dr. ir. B.J. (Bart) van Wees, prof. dr. ir. C.H. (Caspar) van der Wal |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Studie naar wisselwerking van lading, spin en warmtestromen
Elektronen hebben naast hun lading ook spin, een magnetische eigenschap. In conventionele elektronica worden elektrische stromen, de ladingsstromen dus, gebruikt voor het verzenden van informatie die is te besturen via elektrische velden. In de veelbelovende spintronica worden spinstromen, d.w.z. stromen van het magnetische spin impulsmoment van elektronen, gebruikt als de informatiedrager, gecontroleerd door magnetische velden.
Het onderzoek van Juan Shan valt in een sub-veld van spintronica genaamd spin caloritronica, dat de interactie onderzoekt tussen lading, spin en warmtestromen in verschillende materiaalsystemen. Eerst heeft zij in magnetische tunnelcontacten (MTJ's) een nieuw effect bestudeerd, het magneto-Peltier-effect. MTJ's zijn de belangrijkste componenten in magnetische random-access geheugentechnologie, maar hun thermische eigenschappen waren tot voor kort niet intensief onderzocht. Shan zag in haar experimenten dat de Peltier-coëfficiënt van een MTJ kan worden gewijzigd tussen de twee toestanden, gereguleerd door een toegepast magnetisch veld.
Vervolgens onderzocht Shan twee elektrisch isolerende, maar wel magnetische materialen: yttrium ijzer granaat (YIG) en nikkelferriet (NFO). In deze materialen wordt spin niet getransporteerd door mobiele elektronen, maar door collectieve excitaties die magnonen worden genoemd. Dit biedt een ideaal platform om de directe koppeling tussen spin- en warmtestromen te bestuderen in afwezigheid van ladingsstromen. Shan heeft de transporteigenschappen van de magnonische spinstromen in YIG en NFO bestudeerd, zowel elektrisch via het spin-Hall-effect als thermisch opgewekt door het spin-Seebeck-effect.
Het werk dat zij in haar proefschrift beschrijft helpt de huidige kennis van dit veld te vergroten en maakt de weg vrij voor nieuwe spintronische apparaten.
Het promotieonderzoek van Juan Shan vond plaats bij de afdeling Fysica van Nano Devices van het Zernike Institute for Advanced Materials, dat het werk ook financierde.