Transporte de spin por medição e inferência
De ajustes de FMR baseados em LLG à desconvolução de iSHE e seleção de materiais
Quantificando o transporte de spin em filmes finos
Um óxido nativo fino sobre o permalloy (Py) infla as larguras de linha de FMR e polariza o parâmetro de amortecimento de Gilbert α para cima, invisível a menos que você acompanhe a inclinação em várias frequências e verifique a química da superfície por XPS. A extração do ângulo de Hall de spin da camada de metal pesado adjacente via o efeito Hall de spin inverso (iSHE) é ainda mais complicada pela magnetorresistência anisotrópica (AMR) do ferromagneto, que gera uma tensão na mesma condição de ressonância que não pode ser separada do sinal iSHE apenas pela geometria.
Medimos quatro sistemas de bicamadas (Py/Pt, Py/W, Py/Cu, Py/Ti) e posteriormente YIG/Pt e YIG/W. Para α, a detecção lock-in com modulação de campo extraiu formas de linha Lorentziana derivada, e a seleção da camada de cobertura guiada por XPS manteve a contribuição do óxido identificável. Para o iSHE, o Py/Ti serviu como referência de AMR: o titânio tem acoplamento spin-órbita desprezível, então a tensão nessa pilha é pura linha de base. Subtraí-la de Py/Pt e Py/W isola a componente simétrica do iSHE. A mudança para YIG (um ferromagneto isolante sem corrente de carga na camada magnética) removeu o vazamento inteiramente, deixando formas de linha iSHE puramente Lorentzianas.
O acoplamento spin-órbita da platina foi o mais forte por ambas as medidas simultaneamente: maior aumento de amortecimento e maior amplitude de iSHE, uma consistência que aponta para um efeito material real em vez de artefato. O tungstênio foi claramente o segundo; cobre e titânio foram efetivamente zero, consistente com seu fraco acoplamento spin-órbita. A reversão de sinal entre YIG/Pt e YIG/W confirmou a previsão teórica para o ângulo de Hall de spin. Para manter a bancada de FMR funcionando durante as varreduras noturnas, adicionamos um monitor IoT de baixo custo (ESP8266 + sensor de fluxo Hall) com alertas automáticos por e-mail; ele detectou pelo menos duas interrupções do líquido de arrefecimento antes que pudessem estragar as medições.
Métodos e dados: Relatório completo (PDF)