Estabilidad y dinámica de skyrmions de Néel en sistemas multicapa con interacción de Dzyaloshinskii-Moriya.
Los skyrmions magnéticos han sido intensamente investigados durante la última década debido a que exhiben novedosas propiedades que los convierten en candidatos para el desarrollo de futuras generaciones de dispositivos espintrónicos, tales como, memorias pista de carreras, dispositivos lógicos, tra...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2018 |
| País: | Chile |
| OAI Identifier: | oai:repositorio.anid.cl:10533/235874 |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/10533/235874 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Ciencias Naturales Ciencias Físicas Física de la Materia Condensada |
| Sumario: | Los skyrmions magnéticos han sido intensamente investigados durante la última década debido a que exhiben novedosas propiedades que los convierten en candidatos para el desarrollo de futuras generaciones de dispositivos espintrónicos, tales como, memorias pista de carreras, dispositivos lógicos, transistores o nano-osciladores. Debido a su naturaleza solitónica, los skyrmios se comportan como cuasi-particulas y por lo tanto es posible estudiar su dinámica y su estabilidad. Además, su protección topológica promete una alta estabilidad a largo plazo, de hecho, en películas delgadas infinitas, la carga topológica es una cantidad conservada, es decir, un skyrmion no puede ser llevado por una transformación continua a un estado fundamental uniforme. Desafortunadamente, las fluctuaciones térmicas producen graves consecuencias sobre su estructura magnética y grandes esfuersos teóricos y experimentales se han realizado para asegurar su estabilida bajo la influencia de la temperatura. Los efectos térmicos sobre la magnetización son, en general, una cuestión compleja de abordar y por lo tanto, investigar la dependencia de la magnetización con la temperatura siempre es un gran desafío. En esta tesis presentaremos dos estudios basados en la estabilidad y la dinámica de skyrmions tipo Néel en sistemas multicapa con interacción de Dzyaloshinskii-Moriya interfacial utilizando una aproximación micromagnética. El objetivo de nuestro primer trabajo es estudiar la respuesta de los skyrmions sometidos a un campo magnético fuera del plano y el estudio de las barreras de energía en diferentes sistemas multicapas. Los resultados que se presentarán fueron obtenidos mediante el cálculo numérico de la ecuación de Landau-Lifshitz-Gilbert y el cálculo analítico de la minimización de la energía micromagn ética respecto a un parámetro minimizable (el cual hemos considerado como el radio del skyrmion) utilizando una ansatz para caracterizar el perfil de la magnetización de un skyrmion tipo Néel. Los resultados muestran un comportamiento universal del tamaño del skyrmion sobre un nanodisco circular como función de un campo magnético aplicado fuera del plano. El cálculo de las barreras de energía, correspondientes a los diferentes estados magnéticos, muestran una gran estabilidad térmica en skyrmion de gran tamaño, mientras que, para skyrmions pequeños la estabilidad térmica es menor. El segundo trabajo desarrollado, tuvo como objetivo estudiar mediante simulaciones micromagnéticas el proceso de nucleación, aniquilación y estabilidad de skyrmions debido a corrientes polarizadas en espín en presencia de fluctuaciones térmicas. Los resultados fueron obtenidos mediante la integración numérica de la ecuación de LLG más los términos adicionales de torque por transferencia de espín y la consideración energética de la temperatura introducida como un campo estocástico en el campo efectivo. Los resultados muestran una gran dependencia de la dinámica de la magnetización con la temperatura, la corriente y el término secundario de torque por transferencia de espín y mostramos como la combinación de estos parámetros juega un rol fundamental en la búsqueda de configuraciones magnéticas específicas. De esta forma, los sistemas estudiados entregan información interesante acerca del comportamientos de los skyrmions magnéticos, que deben ser tomada en cuenta en las futuras aplicaciones de dispositivos espintrónicos. |
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