daniel.solis.lerma
On Wednesday May 13, 2020 at 14h Daniel SOLIS LERMA from SPINTEC will defend his PhD thesis entitled :
Proximity-induced transport phenomena in graphene-based spintronic devices
Place : the defense (public) will take place by video-conference. Contact us to have the link (mair.chshiev@cea.fr)
Abstract: In this thesis we present a study of transport properties of a proposed lateral graphene-based spintronic device comprising two identical magnetic regions induced by proximity of magnetic insulators on top of a graphene sheet. We investigate in detail the spin-dependent transport properties of the device in both collinear and non-collinear configuration of the magnets. In particular, we focus on the magnetoresistance phenomena induced by various magnetic insulators, as well as, the impact of ferroelectricity when the magnets are made of the multiferroic material BFO. We demonstrate the existence of proximity magnetoresistance phenomena (PMR) generating spin polarized currents without direct injection through the ferromagnet and present promising results at room temperature. Furthermore, the possibility of tuning of the magnetoresistance by the electrical polarization of BFO is demostrated. Namely, the extra degree of freedom allows defining two extra physical quantities: the proximity electroresistance (PER) and proximity multiferroic resistance (PMER). In addition, we provide a theoretical derivation of the spin current conservation equation for the case when the Hamiltonian of the system has spin dependent hoppings and sublattice potential. Lastly, we study in detail the spin transfer phenomena (STT) in the proposed spin valve device considering magnets made of yittrium iron garnet (YIG) including STT dependence with respect to size dimensions. We calculate the corresponding phase diagram, from which it is possible to estimate the order of magnitude of the current needed to switch the magnetization of thin magnet adjacent to graphene.
Résumé: Dans cette thèse, nous présentons une étude des propriétés de transport d’une vanne de spin latérale à base de graphène composée de deux aimants identiques déposés sur une feuille de graphène. Nous étudions en détail le transport de spin dans deux configurations magnétiques différentes des aimants: colinéaires et non colinéaires. En particulier, nous nous concentrons sur les phénomènes de magnétorésistance, ainsi que sur l’impact de la ferroélectricité lorsque les aimants sont constitués du matériaux multiferroïque BFO. Nous démontrons l’existence d’une magnétorésistance de proximité (PMR) où une polarisation du courant de spin est générée sans injection directe à travers les matériaux magnétiques. Cette PMR présentent des résultats prometteurs à température ambiante. De plus, nous démontrons la possibilité de manipuler la magnétorésistance en utilisant la polarisation électrique du BFO. En raison du degré de liberté supplémentaire de polarisation électrique, nous définissons deux quantités physiques supplémentaires: la électrorésistance de proximité (PER) et la résistance multiferroïque de proximité (PMER). De plus, nous fournissons une dérivation théorique de l’équation de conservation du courant de spin pour le cas où les intégrales de sauts et le potentiel de sous-réseau de l’hamiltonien du système dépendent du spin. Enfin, nous étudions en détail les phénomènes de couple de transfert de spin dans les vanne de spin proposées en considérant des aimants fait de YIG. Nous étudions sa dépendance par rapport aux dimensions du system et calculons le diagramme de phase courant-champs, à partir duquel il est possible estimer l’ordre de grandeur du courant nécessaire pour commuter l’aimantation des aimants.
