Thermal spin transport in maghemite-based thin film structures

Desde su nacimiento marcado por el descubrimiento de la magnetorresistencia gigante (GMR) en 1988, el campo de la espintrónica ha evolucionado rápidamente, madurando y dando lugar a nuevas subdisciplinas. El objetivo final de la espintrónica es el desarrollo de un nuevo paradigma con potencial para superar las limitaciones impuestas en la electrónica convencional por la ley de Moore. Este paradigma se basa en el uso del grado de libertad de espín, junto con la carga eléctrica. Una tecnología espintrónica requiere, para ser funcional, de la capacidad para controlar tres operaciones fundamentales: generación, transporte y detección del momento angular de espín. De esta manera, la dinámica de espín es el foco de una intensa investigación con el objeto de aumentar la eficiencia en estas operaciones. En concreto, las corrientes de espín son un objeto fundamental en el campo de la espintrónica. Mas aún, las corrientes puras de espín, que no van acompañadas por una corriente de carga, permiten la propagación de espín sin pérdidas por disipación Joule. En este sentido, las corrientes puras de espín portadas por excitaciones magnéticas colectivas (magnones) brindan la posibilidad de una espintrónica basada en aislantes usando materiales eléctricamente aislantes con orden magnético de largo alcance (MOIs).Esta tesis se ha dedicado al estudio del transporte térmico de espín, es decir, a la interacción entre corrientes de espín y de calor, que constituye el área de investigación de la subdisciplina (dentro de la espintrónica) de la caloritrónica de espín o termoespintrónica. Se prevé que este campo contribuya significativamente al desarrollo de una nueva generación de dispositivos termoeléctricos altamente eficientes. Para ello, todavía es necesario profundizar más en la comprensión de los mecanismos fundamentales que gobiernan el transporte térmico de espín. A través del trabajo desarrollado en esta tesis, se ha estudiado de manera exhaustiva el efecto Seebeck de espín (SSE) en nanoestructuras de baja dimensionalidad basadas en maghemita (gamma-Fe2O3). El SSE es uno de los fenómenos de transporte más destacados en el campo de la caloritrónica de espín, puesto que permite la generación directa de una corriente de espín magnónica al aplicar un gradiente térmico en materiales magnéticos. El SSE se observa en bicapas FM/NM, donde FM es un material con orden magnético de largo alcance y NM es un metal paramagnético o diamagnético (habitualmente, Pt).En general, las estrategias que pretendan mejorar la eficiencia del SSE pueden dirigirse a tres niveles: (1) conversión de corriente de calor en corriente de espín en la capa FM; (2) al nivel interfacial, que comprende tanto la conversión de corriente de calor en corriente de espín a este nivel como la transferencia de espín desde lacapa FM hacia la capa NM; y (3) la detección de la corriente de espín en la capa NM. Este último paso se realiza habitualmente mediante la conversión de corriente de espín en corriente de carga a través del efecto Hall de espín inverso facilitado por el acoplamiento espín-órbita (SOC).La primera parte de esta tesis se centra en el desarrollo de materiales de interés dentro de este tópico en forma de películas delgadas. En particular, se investiga la preparación de películas delgadas de alta calidad de maghemita de y óxido de iridio (IV) (IrO2). Además, se aborda también la fabricación de Y3Fe5O12 (YIG) mediante un método químico rápido y económico. La maghemita y el YIG constituyen ejemplos de MOIs que ya han sido aplicados exitosamente en otros campos. Por su parte, el IrO2 es un material NM con elevado SOC y elevada resistividad eléctrica, propiedades que lo convierten en un candidato prometedor para la detección decorriente de espín mediante ISHE.A continuación, se investiga extensamente el SSE en bicapas gamma-Fe2O3/Pt de espesor nanométrico. Como resultado, se consigue elaborar una descripción precisa del SSE, que tiene en cuenta las dos contribuciones a la corriente espín térmica: la originada en la intercara FM/NM, y la originada en el espesor de gamma -Fe2O3 debido a la acumulación de magnones inducida térmicamente. Para ello, se analiza la influencia de diferentes parámetros de transporte. Además, se implementa un segundo método de medida del SSE en condiciones de calentamiento estable. Este método alternativo se basa en el enfoque del calentamiento inducido por corriente, en el que el material NM cumple una función triple: calentamiento, termometría y conversión de corriente de espín en corriente de carga. Por último, se analiza la equivalencia experimental entre los dos métodos. Además, el método de inducción por corriente permite la detección simultánea de la recientemente descubierta magnetorresistenciaHall (SMR), que es asimismo caracterizada en las bicapas gamma-Fe2O3/Pt.En segundo lugar, se investiga la dinámica ultrarrápida del SSE de intercara por medio de la técnica óptica de Espectroscopía de Emisión de Terahercios (TES). En este caso, se emplean tres estructuras FM/NM usando para la capa FM materiales con diferente grado de conductividad eléctrica: maghemita (aislante), magnetita (mediometal) y hierro (metal). La comparación entre las corrientes de espín térmicas fotoinducidas en cada muestra permite la caracterización de la escala temporal en las que estas corrientes se originan y decaen. Basándose en sus diferentes dinámicas, el SSE y la versión dependiente de espín del efecto Seebeck termoeléctrico (efecto Seebeck dependiente de espín, SDSE) se pueden distinguir y separar, dentro de unmismo experimento. La corriente térmica de espín asociada al SDSE es portada por electrones, a diferencia de las corrientes de espín excitadas mediante SSE, que son portadas por magnones. Por lo tanto, el SDSE solo se da en materiales conductores. Por último, la tesis aborda el tercer nivel del SSE —la detección de la corriente de espín en la capa NM— usando IrO2 para la capa NM en bicapas gamma-Fe2O3/IrO2. Hasta la fecha, sólo se han reportado unos pocos trabajos experimentales que estudian la conversión de espín a carga en IrO2 policristalino o amorfo. Las muestras de IrO2 estudiadas en esta tesis, por el contrario, presentan una estructura cristalina fuertemente texturada en una dirección preferencial; en la presente tesis se investiga por tanto el papel de los diferentes mecanismos originados por el SOC y que contribuyen al ISHE en este tipo de muestras. Además, se analizan las llamativas diferencias encontradas en los procesos de conversión de corriente de espín en corriente de carga encontradas en las muestras texturadas con respecto a resultados previos en IrO2 policristalino o amorfo publicados en la literatura. Estas diferencias abren la puerta a la interesante posibilidad de controlar la funcionalidadde dispositivos basados en el efecto Hall de espín en materiales altamente resistivos.<br /

Efecto Seebeck de espín en ferrimagnéticos aislantes

Los fenómenos termoeléctrios convencionales surgen del acoplamiento entre corrientes eléctricas y corrientes de calor. Las corrientes de calor pueden interaccionar asimismo con el grado de libertad de espín; el estudio de los fenómenos involucrados ha dado lugar en la última década al campo de la ¨termoespintrónica¨. En esta memoria se reseña la preparación y caracterización de películas delgadas aislantes ferrimagnéticas y el estudio de los efectos Nernst Anómalo (ANE) y efecto Seebeck de espín (SSE) en ellas, obteniendo como resultado el valor del coeficiente Seebeck de espín para diversas temperaturas. Las películas crecidas por PLD a partir de un blanco de Fe3O4 han sido sometidas a un proceso de recocido para obtener gamma-Fe2O3. Como resultado de esto, se han obtenido películas aislantes adecuadas para la medida de SSE. Ha sido asimismo depositar una película de platino de pocos nanómetros de espesor para detectar las corrientes de espín mediante el efecto espín-Hall inverso

Optimization of YIG/Bi stacks for spin-to-charge conversion and influence of aging

We show that an optimized growth of magnetic layer/non-magnetic layer stacks allows for the improvement of the spin-to-charge conversion efficiency. From the analysis of the voltage signal generated in spin pumping experiments due to the inverse spin Hall effect (ISHE) on Y3Fe5O12 (YIG)/Bi stacks, we have determined values for the spin Hall angle and the spin-diffusion length in Bi of 0.0068(8) and 17.8(9) nm, respectively. Based on these results, we have also studied the influence of aging on the spin-to-charge conversion efficiency by performing spin pumping experiments on YIG/Bi stacks after exposing the samples to ambient conditions for several days and up to 150 days. We have found that in YIG/Bi samples with Bi thicknesses around or below the spin-diffusion length, the ISHE voltage signal is still above 80% of its initial value after 100 days

Quantification of the interfacial and bulk contributions to the longitudinal spin Seebeck effect

This article appeared in P. Jiménez-Cavero et al. Applied Physics Letters 118, 092404 (2021) and may be found at https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0038192We report the disentanglement of bulk and interfacial contributions to the thermally excited magnon spin current in the spin Seebeck effect under static heating. For this purpose, we have studied the dependence of the inverse spin Hall voltage and the thermal conductivity on the magnetic layer thickness. Knowledge of these quantities allows us to take into account the influence of both sources of thermal spin current in the analysis of the voltage dependence. The magnetic layer thickness modulates the relative magnitude of the involved thermal drops for a fixed total thermal difference throughout the sample. In the end, we attain the separate contributions of both sources of thermal spin current—bulk and interfacial—and obtain the value of the thermal magnon accumulation length scale in maghemite, which we find to be 29(1) nm. According to our results, bulk magnon accumulation dominates the spin Seebeck effect in our studied range of thicknesses, but the interfacial component is by no means negligibleThis work was supported by the Spanish Ministry of Science [through Project Nos. MAT2014-51982-C2-R, MAT2016-80762-R, MAT2017-82970-C2-R, and PID2019-104150RB-I00 (including FEDER funding) and the Aragón Regional government (Project No. E26)]. P.J.-C. acknowledges Spanish MECD for support through FPU program (Reference No. FPU014/02546). D.B. acknowledges support from MINECO (Spain) through an FPI program (No. BES-2017-079688). R.R. also acknowledges support from the European Commission through the Project No. 734187-SPICOLOST (H2020-MSCA-RISE-2016), the European Union's Horizon 2020 research and innovation program through the Marie Sklodowska-Curie Actions Grant Agreement SPEC No. 894006, and the Spanish Ministry of Science (No. RYC 2019-026915-I). Authors acknowledge the Advanced Microscopy Laboratory-INA University of Zaragoza for offering access to their instruments. C. L-B. acknowledges Xunta de Galicia and ESF for a PhD Grant (ED481A-2018/013)S

Apparent auxetic to non-auxetic crossover driven by Co2+ redistribution in CoFe2O4 thin films

Oxide spinels of general formula AB2O4 (A = Mg2+, Fe2+; B = Al3+, Cr3+, etc.) constitute one of the most abundant crystalline structures in mineralogy. In this structure, cations distribute among octahedral and tetrahedral sites, according to their size and the crystal-field stabilization energy. The cationic arrangement determines the mechanical, magnetic, and transport properties of the spinel and can be influenced by external parameters like temperature, pressure, or epitaxial stress in the case of thin films. Here, we report a progressive change in the sign of the Poisson ratio, ν, in thin films of CoFe2O4, defining a smooth crossover from auxetic (ν 0) behavior in response to epitaxial stress and temperature. Microstructural and magnetization studies, as well as ab initio calculations, demonstrate that such unusual elastic response is actually due to a progressive redistribution of Co2+ among the octahedral and tetrahedral sites of the spinel structure. The results presented in this work clarify a long standing controversy about the magnetic and elastic properties of Co-ferrites and are of general applicability for understanding the stress-relaxation mechanism in complex crystalline structures.This work has received financial support from Ministerio de Economía y Competitividad (Spain) under Project No. MAT2016-80762-R and MAT2017-82970-C2-R, Xunta de Galicia (Centro singular de investigación de Galicia accreditation 2016-2019, No. ED431G/09), the European Union (European Regional Development Fund-ERDF), and the European Commission through the Horizon H2020 funding by H2020-MSCA-RISE-2016-Project No. 734187–SPICOLOST. I.L.d.P. and B.R.-M. thank the funding under the ESTEEM2 project and the researchers L.A. Rodríguez and E. Snoeck for preliminary Lorentz Microscopy (L.M.) and electron holography (EH) studies in CoFe2O4 samples synthesized by PAD method performed at CEMES (Toulouse)S

Aplicación de un programa de madurez vocacional en estudiantes de secundaria víctimas de marginación social

The present research work, "Program" I decide my future "in vocational maturity, in students who are victims of social marginalization of the 4th grade of the advanced cycle of CEBA Herman Busse de la Guerra, 2095, 2018.", sought to know the effects it produces the intervention of a vocational guidance plan, made up of workshops based on psychopedagogical principles, and whose didactic application is based on the objectives and principles of the proposal. The research was of an applied type, of a pre-experimental design. The study group consisted of 84 students, distributed in 42 in the experimental group and 42 in the control group. The pre-test was applied using the emotional maturity questionnaire where scores were obtained in the emotional maturity dimension (t = 1.21, p = 0.23), in the planning dimension (t = 0.62, p = 0.54), the exploration dimension (t = 1.11, p = 0.27), the information dimension (t = 1.11, p = 0.27) and finally in the decision-making dimension (U = 844, p = 0.73) showing that there are no statistically significant differences in the pretest in the experimental group and control group. The post-test results show us that after having applied the vocational program, the control and experimental groups did show significant differences in its five dimensions: In emotional maturity (t = 9.28, p = 0.00), in the planning dimension (t = 0.62, p = .001), in the exploration dimension (t = 4.865, p = 0.000), in the information dimension (U = 314.5, p = 0.000), and in the decision-making dimension (U = 71.00, p = 0.000). The study verified the effectiveness of the program "I decide my future"El presente trabajo de investigación, “Programa “Decido mi futuro” en la madurez vocacional, en estudiantes víctimas de marginación social del 4to grado del ciclo avanzado del CEBA Herman Busse de la Guerra, 2095, 2018.”, buscó conocer los efectos que produce la intervención de un plan de orientación vocacional, conformado por talleres fundamentados en principios psicopedagógicos, y cuya aplicación didáctica está en función de los objetivos y principios de la propuesta. La investigación fue de tipo aplicada, de diseño pre experimental. El grupo de estudio estuvo conformado por 84 estudiantes, distribuidos en 42 en el grupo experimental y 42 en el grupo control. Se aplicó el pretest utilizando el cuestionario de madurez emocional donde se obtuvieron puntajes en dimensión madurez emocional (t=1.21, p=0.23), en la dimensión planificación (t = 0.62, p = 0.54), la dimensión exploración (t = 1.11, p = 0.27), la dimensión información (t = 1.11, p = 0.27) y por último en la dimensión toma de decisiones (U = 844, p = 0.73) evidenciándose que no existen diferencias estadísticamente significativas en el pretest en el grupo experimental y grupo control. Los resultados del postest nos muestran que después de haber aplicado el programa vocacional los grupos control y experimental si se evidenciaron diferencias significativas en sus cinco dimensiones: En madurez emocional (t = 9.28, p = 0.00), en la dimensión planificación (t = 0.62, p = .001), en la dimensión exploración (t = 4.865, p = 0.000), en la dimensión información (U = 314.5, p = 0.000), y en la dimensión toma de decisiones (U = 71.00, p = 0.000). El estudio comprobó la eficacia del programa “Decido mi futuro”

Engineering the spin conversion in graphene monolayer epitaxial structures

Spin Hall and Rashba-Edelstein effects, which are spin-to-charge conversion phenomena due to spin-orbit coupling (SOC), are attracting increasing interest as pathways to manage rapidly and at low consumption cost the storage and processing of a large amount of data in spintronic devices as well as more efficient energy harvesting by spin-caloritronics devices. Materials with large SOC, such as heavy metals (HMs), are traditionally employed to get large spin-to-charge conversion. More recently, the use of graphene (gr) in proximity with large SOC layers has been proposed as an efficient and tunable spin transport channel. Here, we explore the role of a graphene monolayer between Co and a HM and its interfacial spin transport properties by means of thermo-spin measurements. The gr/HM (Pt and Ta) stacks have been prepared on epitaxial Ir(111)/Co(111) structures grown on sapphire crystals, in which the spin detector (i.e., top HM) and the spin injector (i.e., Co) are all grown in situ under controlled conditions and present clean and sharp interfaces. We find that a gr monolayer retains the spin current injected into the HM from the bottom Co layer. This has been observed by detecting a net reduction in the sum of the spin Seebeck and interfacial contributions due to the presence of gr and independent from the spin Hall angle sign of the HM used

Transition of laser-induced terahertz spin currents from torque- to conduction-electron-mediated transport

Spin transport is crucial for future spintronic devices operating at bandwidths up to the terahertz range. In F|N thin-film stacks made of a ferromagnetic/ferrimagnetic layer F and a normal-metal layer N, spin transport is mediated by (1) spin-polarized conduction electrons and/or (2) torque between electron spins. To identify a crossover from (1) to (2), we study laser-driven spin currents in F|Pt stacks where F consists of model materials with different degrees of electrical conductivity. For the magnetic insulators yttrium iron garnet, gadolinium iron garnet (GIG) and γ−Fe2O3, identical dynamics is observed. It arises from the terahertz interfacial spin Seebeck effect (SSE), is fully determined by the relaxation of the electrons in the metal layer, and provides a rough estimate of the spin-mixing conductance of the GIG/Pt and γ−Fe2O3/Pt interfaces. Remarkably, in the half-metallic ferrimagnet Fe3O4 (magnetite), our measurements reveal two spin-current components with opposite direction. The slower, positive component exhibits SSE dynamics and is assigned to torque-type magnon excitation of the A- and B-spin sublattices of Fe3O4. The faster, negative component arises from the pyrospintronic effect and can consistently be assigned to ultrafast demagnetization of minority-spin hopping electrons. This observation supports the magneto-electronic model of Fe3O4. In general, our results provide a route to the contact-free separation of torque- and conduction-electron-mediated spin currents.The authors acknowledge funding by the German Research Foundation through the collaborative research centers SFB TRR 227 “Ultrafast spin dynamics” (Project ID 328545488, projects A05, B02, and B03), SFB TRR 173 “Spin + X” (Project No. 358671374, projects A01 and B02), the European Union H2020 program through the project CoG TERAMAG(GrantNo.681917), the Spanish Ministry of Science and Innovation (Project No. PID2020-112914RB-I00), the National Natural Science Foundation of China (Grants No. 61988102 and No. 61975110), and the Czech Science Foundation through Project GA CR/Grant No. 21-28876J. P.J.-C. acknowledges the Spanish MECD for support through the FPU program (References No. FPU014/02546 and No. EST17/00382.)Peer reviewe

Jardins per a la salut

Facultat de Farmàcia, Universitat de Barcelona. Ensenyament: Grau de Farmàcia. Assignatura: Botànica farmacèutica. Curs: 2014-2015. Coordinadors: Joan Simon, Cèsar Blanché i Maria Bosch.Els materials que aquí es presenten són el recull de les fitxes botàniques de 128 espècies presents en el Jardí Ferran Soldevila de l’Edifici Històric de la UB. Els treballs han estat realitzats manera individual per part dels estudiants dels grups M-3 i T-1 de l’assignatura Botànica Farmacèutica durant els mesos de febrer a maig del curs 2014-15 com a resultat final del Projecte d’Innovació Docent «Jardins per a la salut: aprenentatge servei a Botànica farmacèutica» (codi 2014PID-UB/054). Tots els treballs s’han dut a terme a través de la plataforma de GoogleDocs i han estat tutoritzats pels professors de l’assignatura. L’objectiu principal de l’activitat ha estat fomentar l’aprenentatge autònom i col·laboratiu en Botànica farmacèutica. També s’ha pretès motivar els estudiants a través del retorn de part del seu esforç a la societat a través d’una experiència d’Aprenentatge-Servei, deixant disponible finalment el treball dels estudiants per a poder ser consultable a través d’una Web pública amb la possibilitat de poder-ho fer in-situ en el propi jardí mitjançant codis QR amb un smartphone

Thermal spin transport in maghemite-based thin film structures

[EN] Since its birth marked by the discovery of the Giant Magnetoresistance (GMR) in 1988, the field of spintronics has evolved rapidly, maturing and giving rise to new subfields. The ultimate goal of spintronics is the development of a new paradigm with potential to overcome the limits imposed by the Moore’s law in conventional electronics. This paradigm is based on the use of the spin degree of freedom, together with the electrical charge. A functional spintronic technology requires the capability to control three fundamental operations: generation, transport and detection of spin angular momentum. Therefore, spin dynamics are focus of an intense research aiming at the enhancement of the performance of these three operations. In particular, spin currents are a fundamental object in the field of spintronics. Furthermore, pure spin currents, which are not accompanied by a charge flow, allow to propagate spin without Joule power dissipation losses. In this regard, pure spin currents carried by collective magnetic excitations (magnons) bring the possibility of insulator-based spintronics using electrically insulating materials with long-range magnetic order (MOIs). This thesis is devoted to the study of thermal spin transport, i.e., the coupling between spin and heat currents, which constitutes the area of research of the spintronics subfield of spin caloritronics or thermal spintronics. This field is envisaged to significantly contribute to the development of a new generation of highly efficient thermoelectric devices; to this end, a deeper understanding on the fundamental mechanisms governing thermal spin transport is still required. Through the work developed in this thesis, the spin Seebeck effect (SSE) in maghemite (γ-Fe2O3) -based low-dimensional nanostructures has been exhaustively investigated. The SSE is one of the most prominent transport phenomenon integrating the field of spin caloritronics, as it enables the direct generation of a magnon spin current upon the application of a thermal gradient in magnetic materials. SSE is observed in FM/NM bilayers, where FM is a magnetically ordered material and NM is a paramagnetic or diamagnetic metal (most often, Pt). In general, strategies aimed at improving the SSE efficiency can be targeted at three levels: (1) the heat-to-spin current conversion in the FM layer; (2) the interface level, comprising both interfacial heat-to-spin current generation and spin transfer from FM to NM; and (3) spin current detection at NM. This last step is usually performed by means of spin-to-charge conversion via the inverse spin Hall effect (ISHE) enabled by spin-orbit coupling (SOC). The first part of this thesis is focused on the development as thin films of materials of interest within this topic. In particular, the preparation of high quality maghemite and iridium(IV) oxide (IrO2) thin films is investigated. Additionally, the fabrication of Y3Fe5O12 (YIG) by an affordable chemical method is also addressed. Maghemite and YIG constitute examples of MOIs holding an already successful history of applications in other fields. Meanwhile, IrO2 is a NM metal with strong SOC and high electrical resistivity making it an appealing candidate for spin current detection via the ISHE. Then, the SSE is extensively investigated in γ-Fe2O3/Pt bilayers of nanometric thickness. A thorough depiction of the SSE is reached, accounting for both contributions to the thermal spin current: the one originated at the FM/NM interface, and the one originated at the thickness of γ-Fe2O3 due to the thermally induced magnon accumulation. To this end, the influence of different transport parameters is discussed. Furthermore, a second method for measuring the SSE in steady heating conditions is implemented. This alternative method is based on the current-induced heating approach, in which the NM material holds a triple role: heater, thermometer, and spin-to-charge converter. The experimental equivalence between both methods is analyzed. Additionally, this current-induced method enables the simultaneous detection of the recently discovered spin Hall magnetoresistance (SMR), which is hence characterized in the γ-Fe2O3/Pt bilayers. Secondly, the ultrafast dynamics of the interfacial SSE is investigated by means of the Terahertz Emission Spectroscopy all-optical technique (TES). In this case, three different FM/NM structures using FM materials with different degree of electrical conductivity are used: insulating maghemite, half-metallic magnetite and metallic iron. The comparison of the photoinduced thermal spin currents in each sample enables the characterization of the time scale at which these spin currents rise and decay. Based on their different dynamics, the SSE and the spin-dependent version of the thermoelectric Seebeck effect (spin-dependent Seebeck effect, SDSD) are differentiated. The SDSE-associated thermal spin current is carried by electrons, in contrast to the magnonic nature of spin currents excited by the SSE, and thus SDSE is operative only in conductive materials. Finally, the third level of the SSE —the spin current detection in the NM layer—is addressed using IrO2 as NM in γ-Fe2O3/IrO2 bilayers of nanometric thickness. To date, a few experimental works studying spin-to-charge conversion in polycrystalline or amorphous IrO2 have been reported. In contrast, IrO2 thin films investigated in this thesis are strongly textured in a preferential direction, and the role of the different SOC mechanisms contributing to ISHE in this kind of samples is analyzed. Besides, the striking differences found between ISHE spin-to-charge conversion in textured samples with respect to previous studies in polycrystalline or amorphous IrO2 are discussed. The results open the door to the interesting possibility of tuning the desired functionality of high-resistance spin-Hall-based devices.[ES] Desde su nacimiento marcado por el descubrimiento de la magnetorresistencia gigante (GMR) en 1988, el campo de la espintrónica ha evolucionado rápidamente, madurando y dando lugar a nuevas subdisciplinas. El objetivo final de la espintrónica es el desarrollo de un nuevo paradigma con potencial para superar las limitaciones impuestas en la electrónica convencional por la ley de Moore. Este paradigma se basa en el uso del grado de libertad de espín, junto con la carga eléctrica. Una tecnología espintrónica requiere, para ser funcional, de la capacidad para controlar tres operaciones fundamentales: generación, transporte y detección del momento angular de espín. De esta manera, la dinámica de espín es el foco de una intensa investigación con el objeto de aumentar la eficiencia en estas operaciones. En concreto, las corrientes de espín son un objeto fundamental en el campo de la espintrónica. Mas aún, las corrientes puras de espín, que no van acompañadas por una corriente de carga, permiten la propagación de espín sin pérdidas por disipación Joule. En este sentido, las corrientes puras de espín portadas por excitaciones magnéticas colectivas (magnones) brindan la posibilidad de una espintrónica basada en aislantes usando materiales eléctricamente aislantes con orden magnético de largo alcance (MOIs). Esta tesis se ha dedicado al estudio del transporte térmico de espín, es decir, a la interacción entre corrientes de espín y de calor, que constituye el área de investigación de la subdisciplina (dentro de la espintrónica) de la caloritrónica de espín o termoespintrónica. Se prevé que este campo contribuya significativamente al desarrollo de una nueva generación de dispositivos termoeléctricos altamente eficientes. Para ello, todavía es necesario profundizar más en la comprensión de los mecanismos fundamentales que gobiernan el transporte térmico de espín. A través del trabajo desarrollado en esta tesis, se ha estudiado de manera exhaustiva el efecto Seebeck de espín (SSE) en nanoestructuras de baja dimensionalidad basadas en maghemita (gamma-Fe2O3). El SSE es uno de los fenómenos de transporte más destacados en el campo de la caloritrónica de espín, puesto que permite la generación directa de una corriente de espín magnónica al aplicar un gradiente térmico en materiales magnéticos. El SSE se observa en bicapas FM/NM, donde FM es un material con orden magnético de largo alcance y NM es un metal paramagnético o diamagnético (habitualmente, Pt). En general, las estrategias que pretendan mejorar la eficiencia del SSE pueden dirigirse a tres niveles: (1) conversión de corriente de calor en corriente de espín en la capa FM; (2) al nivel interfacial, que comprende tanto la conversión de corriente de calor en corriente de espín a este nivel como la transferencia de espín desde la capa FM hacia la capa NM; y (3) la detección de la corriente de espín en la capa NM. Este último paso se realiza habitualmente mediante la conversión de corriente de espín en corriente de carga a través del efecto Hall de espín inverso facilitado por el acoplamiento espín-órbita (SOC). La primera parte de esta tesis se centra en el desarrollo de materiales de interés dentro de este tópico en forma de películas delgadas. En particular, se investiga la preparación de películas delgadas de alta calidad de maghemita de y óxido de iridio (IV) (IrO2). Además, se aborda también la fabricación de Y3Fe5O12 (YIG) mediante un método químico rápido y económico. La maghemita y el YIG constituyen ejemplos de MOIs que ya han sido aplicados exitosamente en otros campos. Por su parte, el IrO2 es un material NM con elevado SOC y elevada resistividad eléctrica, propiedades que lo convierten en un candidato prometedor para la detección de corriente de espín mediante ISHE. A continuación, se investiga extensamente el SSE en bicapas gamma-Fe2O3/Pt de espesor nanométrico. Como resultado, se consigue elaborar una descripción precisa del SSE, que tiene en cuenta las dos contribuciones a la corriente espín térmica: la originada en la intercara FM/NM, y la originada en el espesor de gamma -Fe2O3 debido a la acumulación de magnones inducida térmicamente. Para ello, se analiza la influencia de diferentes parámetros de transporte. Además, se implementa un segundo método de medida del SSE en condiciones de calentamiento estable. Este método alternativo se basa en el enfoque del calentamiento inducido por corriente, en el que el material NM cumple una función triple: calentamiento, termometría y conversión de corriente de espín en corriente de carga. Por último, se analiza la equivalencia experimental entre los dos métodos. Además, el método de inducción por corriente permite la detección simultánea de la recientemente descubierta magnetorresistencia Hall (SMR), que es asimismo caracterizada en las bicapas gamma-Fe2O3/Pt. En segundo lugar, se investiga la dinámica ultrarrápida del SSE de intercara por medio de la técnica óptica de Espectroscopía de Emisión de Terahercios (TES). En este caso, se emplean tres estructuras FM/NM usando para la capa FM materiales con diferente grado de conductividad eléctrica: maghemita (aislante), magnetita (mediometal) y hierro (metal). La comparación entre las corrientes de espín térmicas fotoinducidas en cada muestra permite la caracterización de la escala temporal en las que estas corrientes se originan y decaen. Basándose en sus diferentes dinámicas, el SSE y la versión dependiente de espín del efecto Seebeck termoeléctrico (efecto Seebeck dependiente de espín, SDSE) se pueden distinguir y separar, dentro de un mismo experimento. La corriente térmica de espín asociada al SDSE es portada por electrones, a diferencia de las corrientes de espín excitadas mediante SSE, que son portadas por magnones. Por lo tanto, el SDSE solo se da en materiales conductores. Por último, la tesis aborda el tercer nivel del SSE —la detección de la corriente de espín en la capa NM— usando IrO2 para la capa NM en bicapas gamma-Fe2O3/IrO2. Hasta la fecha, sólo se han reportado unos pocos trabajos experimentales que estudian la conversión de espín a carga en IrO2 policristalino o amorfo. Las muestras de IrO2 estudiadas en esta tesis, por el contrario, presentan una estructura cristalina fuertemente texturada en una dirección preferencial; en la presente tesis se investiga por tanto el papel de los diferentes mecanismos originados por el SOC y que contribuyen al ISHE en este tipo de muestras. Además, se analizan las llamativas diferencias encontradas en los procesos de conversión de corriente de espín en corriente de carga encontradas en las muestras texturadas con respecto a resultados previos en IrO2 policristalino o amorfo publicados en la literatura. Estas diferencias abren la puerta a la interesante posibilidad de controlar la funcionalidad de dispositivos basados en el efecto Hall de espín en materiales altamente resistivos.Ayudas para la formación de profesorado universitario (programa FPU) del Ministerio de Educación, Cultura y Deporte. Referencia: FPU014/02546 (Predoctoral research grant of the Spanish Government). Ayudas de movilidad para estancias breves en centros en el extranjero para beneficiarios del programa FPU. Referencia: EST17/00382 (Grant for research stays abroad of the Spanish Government). Ayuda del Programa Ibercaja-CAI de Estancias de investigación. Referencia: CB 11/18 (Grant for research stays of the Ibercaja-CAI Foundation).Peer reviewe