Magnetic metasurfaces and superconductor materials for advanced sensors and spintronics
Els metamaterials amb estructures dissenyades s’han investigat àmpliament per la seva capacitat de manipular ones òptiques, acústiques i tèrmiques. En particular, els metamaterials magnètics, amb una geometria, forma i disposició precises dels seus blocs elementals, poden emprar-se per concentrar, e...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2025 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/694824 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/694824 |
| Access Level: | acceso embargado |
| Palabra clave: | Concentrador Magnètic Magnetic Concentrators Concentrador Magnético Superconductivitat Superconductivity Superconductividad Sensors Magnètics Magnetic Sensors Sensores Magnéticos Ciències Experimentals 53 |
| Sumario: | Els metamaterials amb estructures dissenyades s’han investigat àmpliament per la seva capacitat de manipular ones òptiques, acústiques i tèrmiques. En particular, els metamaterials magnètics, amb una geometria, forma i disposició precises dels seus blocs elementals, poden emprar-se per concentrar, enfocar o guiar camps magnètics. Aquesta capacitat és especialment rellevant per al desenvolupament de dispositius electrònics avançats com telèfons intel·ligents, rellotges o ulleres intel·ligents. Per millorar aquests sistemes, cal escalar els components a dimensions micro i nanoscòpiques. En aquest context, desenvolupem concentradors de flux magnètic a escala micro i nano, que podrien oferir un millor rendiment i major aplicabilitat tecnològica. Per estudiar l’amplificació del camp magnètic, cal un sensor capaç de mesurar-ne la intensitat dins del concentrador. Avaluem la viabilitat de diversos sensors magnètics estàndard, com la Magnetoresistència Anisotròpica, sondes de tipus Pole Barber i sensors d’Efecte Hall Planar (PHE). Aquests últims són especialment atractius per la seva alta sensibilitat, estabilitat tèrmica i facilitat de fabricació. En aquest treball, implementem sensors PHE per analitzar Concentradors de Flux Magnètic (MFC) a escala micro i nano, requerint un ampli rang de camp magnètic per quantificar-ne el guany màxim. D’altra banda, explorem l’ús de metasuperfícies de permalloy (Py), un material magnètic tou, per modificar localment les propietats d’altres estructures magnètiques. Estudiem la resposta d’un sensor de cobalt (Co) situat al nucli d’una metasuperfície de Py sotmès a camps magnètics en el pla, mitjançant l’Efecte Hall Planar. Descobrim que una selecció adequada dels paràmetres geomètrics de la metasuperfície pot augmentar la sensibilitat del sensor en dos ordres de magnitud. Aquest fenomen es valida mitjançant simulacions micromagnètiques, models de transport i mesures de fotoemissió d’electrons amb contrast de dicromisme circular magnètic (XMCD). Aquest enfocament pot millorar significativament el rendiment de dispositius magnètics funcionals mitjançant el disseny estructural de materials. Finalment, presentem un estudi sobre el transport d’espín en materials superconductors d’alta temperatura, amb potencial aplicació en espintrònica. La integració de l’espintrònica amb superconductors és prometedora, ja que combina la conducció sense pèrdues amb funcionalitats basades en l’espín. Un repte clau és la manca de polarització d’espín en superconductors convencionals, deguda als parells de Cooper en estat singlet. No obstant això, mitjançant estructures híbrides amb ferromagnètics, s’han aconseguit estats triplet i quasipartícules polaritzades. En aquest estudi, informem d’una gran magnetoresistència anisotròpica i un efecte Hall planar notable al voltant de la transició superconductora en el superconductor de cuprat (YBCO), sense ferromagnet de proximitat. Aquests efectes, inèdits en cuprats centrosimètrics, apunten a un transport de quasipartícules polaritzades per espín, impulsat per un fort acoblament espín-òrbita. Variacions sistemàtiques del camp magnètic, temperatura, orientació i dopatge mostren evidències clares d’aquest transport. Això revela un paisatge inesperat d’interaccions espín-òrbita en cuprats i obre noves possibilitats per a funcionalitats espintròniques en superconductors d’alta temperatura. |
|---|