Published May 12, 2017 | Version v1
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Ferromagnetic/nonmagnetic nanostructures for the electrical measurement of the Spin Hall effect and the detection of domain walls

Description

The bulk effect of the interconversion between charge current and spin current is activated by spin Hall effect (SHE) and its inverse. It is vastly recognized that the SHE originate of the strong spin-orbit coupling in nonmagnetic materials. This thesis is focused on a proposal techniques to characterize SHE and inverse spin Hall effect (ISHE) in the ferromagnetic/nonmagnetic (F/N) nanostructure and electrical detection of magnetic domain walls by using SHE and ISHE. We will briefly give the cornerstones and the basic spintronic concepts, in order to ease the understanding of the work presented in this thesis, and the state-of-the-art of the SHE investigations. In the second part, a technique of F/N nanostructure are proposed and applied to detect the spin Hall angle and spin diffusion length of Pt. Then the technique will be used to characterize the SHE/ISHE in different materials, heavy metal and alloys. The influence of the interfaces in the device will also investigated. In the last of this manuscript, we demonstrate a domain wall (DW) detection method, based on the ability for a ferromagnetic nanowire, in which a DW is pinned, to inject or detect a PSC what can be produced/detected by SHE/ISHE. (author)

Abstract (French)

Les purs courants de spin peuvent etre crees dans des dispositifs lateraux, en utilisant des mesures non-locales dans des vannes de spin laterales, par l'effet Hall de spin ou encore des effets magnetocaloriques. Ils consistent en le flux d'electrons de spin-up dans une direction, et de spin-down dans la direction opposee, de sorte qu'il y ait un flux de moment angulaire sans flux net de charge. Ces proprietes de transport de spin sont etudiees dans des materiaux non-magnetiques, afin de limiter les effets joules ou les effets de champs Oersted, mais surtout pour permettre la creation de dispositifs aux nouvelles fonctionnalites et principe de fonctionnement. En outre, l'absorption de courants de spin purs par un element ferromagnetique est associee au mecanisme de transfert de spin et peuvent exciter des ondes de spin, induire des oscillations magnetiques conduisant a la commutation magnetique. Un sujet relativement independant, mais connexe est la manipulation de parois magnetiques (DWS) dans les nanostructures, qui souleve des questions fondamentales liees au mouvement de DW induit par courant, et sous-tend un certain nombre de technologies emergentes. Au cours de cette these, l'intention est d'explorer l'interaction entre les DWS et les courants de spin purs. L'idee principale est d'utiliser vannes de spin laterales pour creer et detecter les courants de spin, et des constrictions dans des nanofils de NiFe pour manipuler les DW, nous allons alors montrer comment ceci peut etre utilise pour generer depuis des DWS des courants de spin purs pour detecter efficacement l'effet Hall de spin. Reciproquement, les courants de spin ainsi genere peuvent etre utilises pour detecter tres precisement la position ou la configuration micro-magnetique d'un DW

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Original title (English)
Nanostructures ferromagnetiques/non-magnetiques pour la mesure electrique de l'effet Spin Hall et la detection de murs de domaine

Publishing Information

Imprint Pagination
132 p.
Report number
FRCEA-TH--13740

INIS

Country of Publication
France
Country of Input or Organization
France
INIS RN
54054418
Subject category
S71: CLASSICAL AND QUANTUM MECHANICS, GENERAL PHYSICS;
Resource subtype / Literary indicator
Thesis
Descriptors DEI
ACCURACY; HALL EFFECT; MAGNETISM; NANOWIRES; SPIN; SPIN WAVES
Descriptors DEC
ANGULAR MOMENTUM; NANOSTRUCTURES; PARTICLE PROPERTIES

Optional Information

Notes
180 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses