Injection, transport and manipulation of pure spin currents in metallic lateral spin valves

Abstract

El trabajo realizado en esta tesis se basa en el uso de válvulas de espín laterales (LSV de las siglas en inglés), las cuales consisten de dos electrodos ferromagnéticos (FM) conectados por un canal no magnético (NM), para la creación de corrientes de espín puras. Estas corrientes están totalmente desacopladas de la corriente de carga, lo que permite obtener las propiedades de inyección de espín de un sistema FM/NM, así como las propiedades de transporte de espín de un material NM, sin efectos espurios.En la primera parte de la tesis, se realiza un estudio de propiedades básicas de inyección y transporte de espín en LSVs de Co/Cu y de Py/Cu. Para ello, la polarización de espín del Co y del Py se obtiene y compara en función de la temperatura, y la longitud de difusión de espín del Cu se obtiene en función de la temperatura y las dimensiones del canal.La segunda parte de la tesis se basa en la manipulación de corrientes de espín. Para ello, en primer lugar el ya conocido efecto Hanle es analizado en LSVs con diferentes interfaces FM/NM. En segundo lugar, se propone una nueva manera de manipulación de espín, basada en la interacción entre el espín y la magnetización de un substrato FM aislante, la cual se controla aplicando compos magnéticos pequeños. La teoría que explica dicha manipulación es desarrollada y posteriormente verificada mediante nuestros experimentos.ABSTRACT OF THE PHD THESISThe work realized throughout this thesis is based on the use of lateral spin valves (LSV), which consist of two ferromagnetic (FM) electrodes, bridged by a non-magnetic (NM) cannel. Thanks to their non-local geometry, they provide a way of creating pure spin currents. The fact that such currents are completely decoupled from the charge, avoiding any spurious effect, makes LSVs an effective for the obtention of spin-injection properties of a FM/NM system, as well as spin-transport properties of a NM metal. In the first part of the thesis, Co/Cu and Py/Cu LSVs are used in order to carry out a basic study about spin-injection and spin-transport properties. With that purpose the spin polarization of Py and Co are obtained and compared as a function of temperature. In addition, the spin-diffusion length of Cu is obtained as a function of temperature and of the different dimensions of the Cu cannel.The second part of the thesis is based on the manipulation of the pure spin currents. First of all, the already known Hanle effect is analized in LSVs with different FM/NM interface resistances. Furthermore, a novel manner of spin manipulation is proposed, based on the interaction between the spins and the magnetization of a FM insulator (FMI) substrate, which is controlled by applying small magnetic field. We develop a theory for explaining such manipulation, which is proven by our experiments.