Thermal spin transport and spin transfer torque in ferromagnetic/non-magnetic nanoscale devices

Abstract

Dit proefschrift beschrijft fundamentele experimenten waarin de koppeling tussen de elektrische, magnetische en thermische eigenschappen van elektronen transport in metalen wordt onderzocht. Om dit doel te bewerkstelligen zijn verschillende zeer kleine structuren, zogenaamde devices, gemaakt met behulp van elektronenbundel- en optische-lithografie. Deze structuren zijn lateraal, dat wil zeggen dat ze parallel aan het oppervlak liggen van het Silicium substraat waarop de devices gemaakt zijn. Het onderzoek verbind de twee bestaande individuele onderzoeksgebieden van de ‘spin-elektronica’ en de ‘caloritronica’ tot een nieuw onderzoeksgebied: de spin-caloritronica. Het proefschrift is in twee delen opgedeeld. In het eerste deel worden experimenten beschreven waarin de verbinding tussen de elektrische, magnetische en thermische eigenschappen van elektronen transport in metalen wordt onderzocht. In het tweede deel worden experimenten en theorie beschreven waarin de invloed van spin-stromen op de magnetisatie dynamica wordt onderzocht. Voor alle experimenten maken we gebruik van magnetische geheugenelementen, die uit de magnetische legering Permalloy en koper bestaan. This dissertation describes fundamental experiments which investigate the coupling between the electric, magnetic and thermal properties of electron transport. Several devices were constructed to accomplish this goal. The devices were created with the aid of electron-beam and optical lithography. The fabricated structures are lateral, which means they are oriented parallel to the Silicon substrate on which they are fabricated. This research connects the two existing research areas of spin-based electronics and caloritronics to a new research area: spin caloritronics. The dissertation is split up in two parts. In the first part, we describe experiments which are aimed to demonstrate the coupling between the electrical, magnetic en thermal properties of electron transport. In the second part we describe experiments and theory which investigates the influence of spin-currents on spin-transfer torque. For all experiments, we make use of metallic spin-valves, which exist from the magnetic alloy Permalloy and copper.