Estudo da interação magnética em válvulas de spin e gelos de spin artificiais unidirecionais para aplicação em efeito de proximidade supercondutora

Abstract

Estruturas do tipo ferromagneto(FM1)/supercondutor(SC) /ferromagneto(FM2) tem sido foco de muitas pesquisas uma vez que a temperatura de transição do supercondutor pode ser contro- ladas através da orientação paralela (P) e anti-paralela (AP) da magnetização entre as camadas FM1 e FM2, em uma pseudo válvula de spin supercondutora (SSVs). A correta manipulação destas válvulas de spin a temperaturas próximas da crítica possibilita um controle entre o estado normal e o estado supercondutor da camada supercondutora através de campos magnéticos de baixa intensidade, levando estes dispositivos a chamada magnetorresistência infinita. Na pri- meira parte deste trabalho investigamos estruturas de tri-camadas GdN/NbN/GdN crescidas por sputtering reativo com diferentes espessuras do espaçador NbN (dw»n). As amostras foram submetidas a medidas de susceptibilidade AC para identificar os campos coercivos das cama- das FM1 e FM2, e para verificar a existência de acoplamento ferromagnético entre as camadas de GdN quando NbN se encontra no estado supercondutor. Também foram realizadas medi- das de magnetorresistência das amostras em baixas temperaturas para o controle da resistência da junção e da temperatura de transição (T.) quando submetida a campos magnéticos. Na segunda parte deste trabalho, investigamos a mobilidade e emergência da população de car- gas magnéticas em função da distância lateral dy e longitudinal d, entre os nanomagnetos de Nio,sf'eo,2 em cinco redes lineares de diferentes espaçamentos. A configuração ferromagnética ou antiferromagnética das nanoilhas, ao longo das diferentes redes, pode ser utilizada no controle de propriedades supercondutoras, de modo que a combinação entre nanomagnetos e supercon- dutividade pode dar origem a novos dispositivos de memória criogênica baseados em efeitos de proximidade. Os resultados observados também podem ser aplicados no design de dispositi- vos lógicos nanomagnéticos e possibilitam o entendimento sobre a mobilidade unidirecional das cargas magnéticas para aplicações em dispositivos spintrônicos e em magnetricidade.

Structures like ferromagnetic (FM1)/superconductor (SC)/ ferromagnetic (FM2) has been in- tensively studied in recent years since the superconducting transition temperature can be con- trolled by the parallel (P) and anti-parallel (AP) magnetization of the FM1 and FM2 layers in a pseudo superconducting spin valve (SSVs). The correct manipulation of these spin valves at temperatures close to the critical makes possible a control between the normal state and the superconducting state of the superconducting layer through magnetic fields of low intensity, taking these devices the so-called infinite magnetoresistance. In the first part of this work we investigated GdN / NbN / GdN tri-layer structures grown by reactive sputtering with different thicknesses of the NbN (dwbn) spacer. The samples were submitted to AC susceptibility mea- surements to identify the coercive fields of the FM1 and FM2 layers, and to verify ferromagnetic coupling between the GdN layers when NbN is in the superconducting state. Also, magnetoresis- tance measurements of the samples at low temperatures were performed to control the junction resistance and transition temperature (Tc). In the second part of this work, we investigated the mobility and emergence of the magnetic charge population as a function of the lateral d, and longitudinal d, distance between Nio sf'eo2 nanomagnets in five linear networks with different spacing. The ferromagnetic or antiferromagnetic configuration of nanoislands along the networks can be used to control superconducting properties, so that the combination of nanomagnets and superconductivity may give rise to new cryogenic memory devices based on proximity effects. The observed results can also be applied in designs of nanomagnetic logic devices and allow the understanding of the unidirectional mobility of magnetic charges for spintronic and magnetricity applications.