Spin-wave propagation within magnetic Néel walls

Magnônica é uma área de pesquisa que busca utilizar ondas de spin para transmitir e processar informação, que pode ser codificada tanto na amplitude quanto na fase. Possuem a vantagem de não depender de transporte de carga, o que pode eliminar perdas por efeito Joule. A propagação de ondas de spin é geralmente feita em guias de onda litografadas que necessitam a aplicação de um campo magnético externo, o que prejudica a eficiência energética do sistema, além de limitar a flexibilidade do caminho de propagação das ondas.Recentemente, foi proposto que paredes de domínio magnéticas podem ser usadas como guias de ondas de spin. Como existem em estados magnéticos remanentes, não requerem aplicação de campos externos, e como regiões de interface,agem como poços de potencial, confinando as ondas em sua largura nanométrica.Nesta dissertação, estudamos o uso de paredes de domínios de Néel como canais de propagação de ondas de spin através de simulações micromagnéticas, e a realização experimental dessas estruturas através de técnicas de magnetometria e imageamento de domínios magnéticos.Simulações micromagnéticas da transmissão de ondas de spin em paredes de Néel, mostrou que as ondas são fortemente confinadas em frequências de até 3 GHz,com vetores de ondas bem definidos, e acima disso, as ondas perdem o caráter de confinamento. A relação de dispersão para as ondas confinadas são do tipo magne-tostática, com dispersão positiva, velocidades de grupo de até 1.8 km/s e comprimentos de propagação de até 4μm. A parede de Néel é naturalmente encontrada em nanoestruturas que possuem domínios de Landau, que também possuem um vórtice separando a parede em duas partes. Foi mostrado que o vórtice age impede a propagação das ondas de spin de um lado para o outro, exceto para frequências específicas, agindo assim como um filtro de frequência.Experimentalmente, a estrutura de Landau é não é facilmente obtida, pois pequenos campos externos são suficiente para saturar irreversivelmente a estrutura,como mostramos através de simulações de histerese, e experimentos de magnetometria SQUID e MOKE. Estruturas retangulares de permalloy ou de CoFeB com uma largura de 10μm de uma lado, que gradualmente diminui até uma largura de 5μmdo outro lado, foram fabricadas por litografia de feixe de elétrons e lift-off. A estrutura de Landau só é obtida reprodutivelmente através da aplicação de um campo desmagnetizante transversal, o que foi confirmado por imagens Kerr.Como próximos passos, microscopia Lorentz e experimentos de ressonância ferromagnética serão realizados nas amostras, e também o desenho de circuitos magnônicos que incluam as paredes de Néel como guias de ondas devem ser idealizadas e obtidas experimentalmente.