Spin transport and dynamics in magnetic insulator/metal systems
Mogelijkheden voor spintronica
In de huidige elektronica wordt bijna altijd de lading van elektronen gebruikt als informatiedrager. De lading van elektronen is echter niet de enige eigenschap van elektronen. Elk elektron heeft ook een impulsmoment, genaamd spin, dat samen met de lading resulteert in een magnetisch moment. In de afgelopen decennia is onderzocht of de spin van elektronen ook is te gebruiken als informatiedrager. Deze onderzoeken hebben al geleid tot eerste toepassingen van op spin gebaseerde elektronica (spintronica), bijvoorbeeld in magnetische geheugens (MRAM).
Onlangs is aangetoond dat het mogelijk is spin-informatie te transporteren en op te slaan in een elektrisch isolerend materiaal. Het gebruik van een elektrisch isolerend materiaal geeft de mogelijkheid om pure spin-gerelateerde fenomenen te bestuderen, omdat ladingstransport in deze materialen niet mogelijk is.
Nynke Vlietstra verrichtte experimenten die laten zien hoe magnetische informatie uitgelezen kan worden uit een elektrisch isolerend magnetisch materiaal, hier yttrium-ijzer-granaat. Zij beschrijft verschillende methoden, variërend van het opwekken van spinstromen door aangebrachte magnetische fluctuaties (dit wordt het pompen van spins genoemd), tot volledige elektrische detectie, door gebruik te maken van een pas ontdekt fenomeen, genaamd de spin-Hall magnetoweerstand. Ook een thermisch effect, het spin-Seebeck effect, wordt meegenomen.
Alle beschreven experimenten helpen om extra inzicht te geven in verschillende spintronische verschijnselen in combinatie met een elektrisch isolerend magnetisch materiaal. Deze toegevoegde kennis is een volgende stap richting de ontwikkeling van een nieuwe generatie, snellere en meer energiezuinige elektronica, met name op het gebied van de opslag en het transport van data.
Het promotieonderzoek van Nynke Vlietstra vond plaats bij de afdeling Fysica van Nano Devices van het Zernike Institute for Advanced Materials met financiering van NanoNextNL.