Spin injection in two-dimensional layered materials and local magnetoresistance side-effects

Abstract

El objetivo principal de esta tesis ha sido estudiar la inyección de espines en el disulfuro de molibdeno (MoS2). Este material es interesante por varias razones: por un lado, es un semiconductor (SC), y por lo tanto facilita su futura integración con los dispositivos electrónicos actuales; por otro lado, se pueden obtener fácilmente capas delgadas de MoS2 mediante la exfoliación del mineral correspondiente; por último, es un material muy versátil para la espintrónica, ya que sus propiedades de espín varían fuertemente con el grosor de las capas.En la primera parte de esta tesis se ha analizado un método llamado efecto Hanle de tres terminales (3T), muy empleado para obtener las propiedades de espín de SCs, pero con mucha controversia en la interpretación de los resultados. En nuestro caso, hemos aplicado este método en metales con una barrera túnel de alúmina (AlOx) en medio. Hemos caracterizado dos tipos de dispositivos: unos con un electrodo ferromagnético (FM) para intentar inyectar espines, y otros sin ningún electrodo FM y, por lo tanto, enteramente no-magnéticos (NM). Hemos visto que en ambos casos se miden curvas de magnetoresistencia parecidas, las cuales no están relacionadas con la inyección de espines, si no con la modulación de la corriente túnel a través de impurezas en el AlOx. Por lo tanto, concluimos que la geometría de 3T no es fiable para caracterizar las propiedades de espín del MoS2, y necesitaremos otro método diferente.En la segunda parte de las tesis hemos demostrado la inyección de espines en el MoS2 mediante la utilización de una válvula lateral de espines en el grafeno; concretamente, usamos el grafeno como canal intermedio entre los electrodos FMs y el MoS2, el cual absorbe los espines desde el grafeno. El dispositivo también funciona como un transistor eléctrico de espines, en el cual se puede modular la cantidad de espines circulando a través del grafeno mediante un campo eléctrico por primera vez.