Modelización de nanodispositivos magnéticos con especial énfasis en los fenómenos de acoplamiento espin-órbita

Resumen

Las paredes magnéticas entre dominios son fronteras entre dominios magnéticos. Estas estructuras pueden ser manipuladas eficientemente mediante corrientes eléctricas gracias a los fenómenos de acoplamiento espín-órbita. Por tanto, nuevas propuestas para nanodispositivos basados en la manipulación de paredes de dominio están apareciendo continuamente, como por ejemplo nanoosciladores o memorias magnéticas basadas en la manipulación de paredes. Añadido a su interés tecnológico, las paredes magnéticas presentan una rica complejidad que las hace interesantes también desde el punto de vista fundamental. A la escala relevante para estas nanoestructuras los efectos interfaciales juegan un rol fundamental. Son responsables por ejemplo de la anisotropía magnética perpendicular o, junto al fuerte acoplamiento espin-órbita, de la interacción de Dzyaloshinkii-Moriya. Otra de las características relevantes en estos sistemas es el ya mencionado acoplamiento espin-órbita que hace posible el efecto Hall de espin, permitiendo obtener corrientes de espin con las que manipular las estructuras magnéticas. El objetivo de la tesis es estudiar y resaltar la importancia del acoplamiento espin-órbita para el desarrollo de dispositivos espintrónicos. Además, se muestra el interés de manipular la anisotropía magnética para controlar de forma efectiva la posición de la pared. La tesis se estructura en cuatro partes, más un capítulo de conclusiones adicional. La primera parte constituye una introducción al tema, exponiendo los conceptos básicos necesarios para el resto del trabajo. Los cuatro capítulos que componen esta parte tratan de la teoría micromagnética general, las herramientas numéricas usadas frecuentemente en este tipo de problemas, el modelo unidimensional que simplifica el problema en cuestión y finalmente algunos ejemplos de técnicas experimentales ampliamente utilizadas en el campo. La segunda parte incluye dos artículos donde se estudian sistemas con DMI moderada y la posibilidad de que existan estados estacionarios cuando un estímulo es aplicado. La tercera parte incluye tres artículos donde se trata el efecto de aplicar una corriente no colineal con el eje longitudinal de la tira micromagnética y la importancia que puede tener este efecto para explicar el switching magnético controlado mediante geometría. Finalmente, la cuarta parte incluye dos artículos que estudian el comportamiento de las paredes magnéticas en una tira con la anisotropía modificada en forma de diente de sierra, dando lugar a un conjunto de mínimos en los cuales la pared se situará en ausencia de estímulos externos.