Resonance, damping and spin currents in metallized YIG thin films

Desde o seu descobrimento, a granada de ítrio e ferro (YIG) tem sido objeto de grande interesse por ter um coeficiente extremamente reduzido de amortecimento magnético. Materiais magnéticos com baixo coeficiente de amortecimento permitem maior eficiência elétrica, maior persistência no tempo para mágnons e maior comprimento de propagação para ondas de spin. Graças à investigação sobre a conversão de correntes de carga em corrente de spin, recentemente conseguiu-se controlar o coeficiente de amortecimento em filmes finos magnéticos aplicando-se potencial elétrico a uma camada adjacente de metal com forte acoplamento spin-órbita (SOC). Este trabalho começa com uma exposição, em perspectiva, sobre o desenvolvimento de conceitos fundamentais envolvendo dinâmica da magnetização, com um interesse especial em ressonância ferromagnética (FMR) de filmes finos. Alguns conceitos do campo da spintrônica, incluindo bombeamento de spin e alguns efeitos relacionados à conversão entre correntes de carga e de spin, também são abordados. O esquema conceitual é construído desde um ponto de vista experimental, para prover a compreensão adequada do contexto de onde surge a nossa investigação sobre as estruturas YIG/espaçador/m-FM (onde m-FM é uma abreviação para “metal ferromagnético”). A descrição da nossa busca por estabelecer uma rota segura de fabricação que produza filmes finos de YIG apropriados para experimentos e dispositivos spintrônicos lastreia os conseguintes resultados experimentais. A conquista central deste estudo é a descoberta e discussão de uma importante redução do coeficiente de amortecimento de filmes finos de YIG através da adição de camadas de prata (Ag) e níquel (Ni), sem a necessidade de aplicar corrente. Sugerimos que a origem desse efeito inesperado é o fortalecimento do modo uniforme da FMR no filme de YIG, devido aos travamentos de frequência e de fase que resultam da auto-sincronização mediada por densidades não nulas de spins transitando as camadas.