Transferência de spin em nanoponteiras de tungstênio

Abstract

O estudo de fenômenos de transporte eletrônico é um dos tópicos mais atuais na física da matéria condensada. Dentre eles, o efeito magnetorresistência gigante e transferência de spin estão entre os mais estudados. A sua vasta aplicabilidade, como por exemplo em dispositivos de memória não volátil (MRAM), incentiva a pesquisa para aprimorar as técnicas experimentais que permitam a sua ocorrência. O efeito de transferência de spin pode ser resumidamente descrito como uma forma de torque sobre a magnetização de uma camada ferromagnética devido a passagem de uma corrente elétrica spin-polarizada pelo sistema. Para que o fenômeno aconteça é necessária que uma alta densidade de corrente elétrica percorra um ferromagneto. Para tanto, construímos contatos elétricos na forma de ponteiras de tungstênio que permitam o confinamento da corrente em regiões com área milimétricas. As amostras são multicamadas metálicas com dois ferromagnetos separados por um material não magnético. A espessura do filme resultante é manométrica. Neste trabalho desenvolvemos um estudo sobre a transferência de spin usando dois tipos de ponteiras de tungstênio como contato elétrico: a) como feita b) com cobertura ferromagnética. Em ambos os casos foram observados o efeito desejado. Entretanto, no caso das pontas recobertas o papel de camada polarizadora de spin deixa de ser uma das camadas do filme fino e é assumido pela ponteira. Este resultado, ainda não reportado por outros grupos na literatura, apresenta um grande potencial tecnológico, pois esses dispositivos podem ser utilizados como instrumento de escrita e leitura.

The study of transport phenomena is one of the most current topics in condensed matter physics. Among them, giant magnetoresistance and spin transfer are the most studied. Its huge applicability, for example in non-volatile memory devices (MRAM), increases the experimental research techniques to create more efficient devices. The spin transfer effect may be briefly described as a torque acting in the magnetization of a magnetic layer due to spin-polarized current flow through the system. A high density of electrical current to the effect happen is needed.Thus, we built electric contacts as tungsten tips that confines the current to millimetric areas. The samples are metallic multilayers containing two ferromagnets separated by a non-magnetic material. The thickness of the resulting film is nanometric. In this work, we develop a study about spin transfer using two kinds of tungsten tips as electric contact: a) as made b) with ferromagnetic coating. In both cases the desired effect were observed. However, for the coating tips, the layer which polarizes spins is on the tip and no longer in the film. This result, still not reported in literature, presents a huge technological potential, because these devices may be used as write and read instruments.