Spinpumpen und inverser Spin-Hall-Effekt in granularen Systemen

Abstract

In dieser Arbeit werden die Auswirkungen von inselförmig gewachsenen Spindetektoren bzw. Zwischenschichten auf das Spinpumpen und den inversen Spin-Hall-Effekt in NM/FM- bzw. in NM/ZS/FM-Strukturen untersucht. Als Methoden werden die Ferromagnetische Resonanz (FMR) und die Messung der inversen Spin-Hall-(ISH)-Spannung verwendet. Der erste Teil der Arbeit behandelt den Einfluss von nicht homogenen Spindetektorschichten am Beispiel eines Sr2RuO4-YIG-Schichtsystems. Es wird gezeigt, dass sich das Spinpumpen und die ISH-Spannung abhängig vom Bedeckungsgrad durch Inseln deutlich von homogen abgeschiedenen Spindetektoren unterscheiden. Im zweiten Teil der Arbeit wird eine in Inseln abgeschiedene Schicht zwischen einem homogenen Spindetektor und einem Spininjektor deponiert. Dass sowohl die Inseloberflächenbedeckung als auch die Geometrie der Zwischenschichtinseln aufgrund einer Veränderung des gepumpten Spinstromvektors einen wesentlichen Anteil am Spinpumpen sowie der zu messenden ISH-Spannung haben, wird exemplarisch durch die Schichtsysteme Pt/C60/YIG und Pt/DH4T/YIG verdeutlicht. Ausgehend von den dargestellten Charakterisierungen wird ein Modell entwickelt, welches die gezeigten Dämpfungen und ISH-Spannungen qualitativ reproduziert.

In this work, the effects of island-shaped spin detectors and interlayers on spin pumping and the inverse spin-Hall-effect in NM/FM and NM/IL/FM structures are investigated. The used methods are ferromagnetic resonance (FMR) and inverse spin-Hall (ISH) voltage measurement. The first part of the thesis examines the effects of a non-uniform, thin-film Sr2RuO4 layer on YIG, which acts as an example of a non-continuous spin-detector deposited on a magnetic layer. It is shown that the spin pumping and the ISH-voltage differ significantly from uniform thin-film spin detectors, depending on the density of islands. In the second part of the thesis, a layer grown as islands is deposited between a homogeneous spin detector and a spin injector. The fact that both the island surface coverage and the geometry of the interlayer islands have a significant influence of the spin pumping and the measured ISH-voltage, due to a change in the pumped spin current vector, is exemplified by the layer systems Pt/C60/YIG and Pt/DH4T/YIG. Based on the presented characterizations, a model is developed which qualitatively reproduces the shown damping constants and ISH voltages.