Nanostructures and Materials for Antiferromagnetic Spintronics

Abstract

Název práce: Nanostruktury a materiály pro antiferromagnetickou spintroniku Autor: Mgr. Helena Reichlová Katedra: Fyzikální ústav AV ČR Vedoucí disertační práce: Ing. Vít Novák, CSc., Fyzikální ústav AV ČR Abstrakt: Předmětem této práce jsou dva problémy antiferomagnetické (AFM) spintroniky: manipulace antiferomagneticky uspořádaných momentů a vývoj nových materiálů kombinujících AFM a polovodičové vlastnosti. Jsou prezentovány tři různé metody umožňující manipulaci AFM spinu. První metoda, založena na výměnné interakci na AFM/FM rozhraní, silně závisí na tloušťce AFM a teplotě. Systematicky studujme tyto dva parametry a definujeme podmínky, kdy dochází k manipulaci AFM momentů. Druhou metodou, chlazením AFM v magnetickém poli pod kritickou teplotu, jsme ověřili koncept spintronické součástky založené pouze na AFM (neobsahující FM). Poslední studovaná metoda je založena na proudově indukovaných efektech v nanostrukturách obsahujících AFM. Systematickým studiem vzorku s a bez AFM vrstvy jsme demonstrovali schopnost AFM momentů absorbovat proudově indukovanou torzi. Tato metoda nespoléhá ani na FM ani na chlazení v magnetickém poli a nabízí tak elegantní řešení manipulace AFM momentů. V druhé experimentální části jsou diskutovány nové materiály pro AFM spintroniku a jeden konkrétní příklad, CuMnAs, je...

This thesis is focused on two open problems of antiferromagnetic (AFM) spintronics: manipulation of AFM coupled moments and development of new materials combining AFM and semiconductor properties. We present three particular methods enabling AFM moments manipulation. The rst method, based on the exchange spring effect in an AFM/FM double layer, strongly de- pends on the AFM layer thickness and temperature. We systematically vary these two parameters and identify the conditions when AFM moments can be manip- ulated. By the second method, cooling an AFM in a magnetic eld through the critical temperature, we prove the concept of a fully AFM-based (containing no FM) spintronic device. The last studied method is based on current induced effects in nanostructures containing an AFM. By systematic study of samples with and without AFM we demonstrate the ability of AFM moments to absorb a current induced torque. Relying neither on a FM nor on cooling in magnetic eld, this method represents an elegant way of AFM moments manipulation. In the second experimental part new materials for AFM spintronics are discussed, and one representative example, CuMnAs, is studied in detail. Characterization of bulk and epitaxial CuMnAs is presented and rst spintronic functionality is shown. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)