Spin and magnon transport in domains of strained antiferromagnetic SrMnO₃ films

Nieuwe materialen voor spintronica

Spintronica benut magnetische eigenschappen van elektronen om informatie te verwerken en op te slaan. Deze technologie heeft potentie om computers te verbeteren door apparaten sneller en efficiënter te maken. In zijn onderzoek bestudeerde Job van Rijn SrMnO₃ (SMO), een niet-geleidend materiaal met de mogelijkheid om tegelijkertijd te beschikken over zowel magnetische als elektrische ordening - een eigenschap die bekend staat als multiferroïciteit. Deze unieke eigenschap kan de weg banen voor nieuwe soorten computerarchitecturen.

In zijn onderzoek bestudeerde Van Rijn hoe verschillende methoden om SMO uit te rekken de magnetische eigenschappen en het transport van spins in het materiaal beïnvloeden. Daartoe groeide hij eerst ultradunne lagen van SMO en bestudeerde hoe variaties in het groeiproces de structuur van het materiaal beïnvloeden. Factoren zoals zuurstofvacatures en scheuren in het materiaal spelen daarbij een belangrijke rol. Deze scheuren definiëren rechthoekige domeinen binnen SMO die variërende geleiding vertonen, wat resulteert in fascinerende microscopische afbeeldingen.

Van Rijn gebruikte geavanceerde technieken met behulp van apparaten op nanoschaal om de magnetische eigenschappen van SMO te onderzoeken, waarbij complexe magnetische patronen en domeinstructuren zijn gevonden. Door de grootte en locatie van deze nanodevices te variëren, kon hij deze magnetische patronen op zeer kleine schaal onderzoeken.

Van Rijn ontdekte ook dat SMO in staat is om magnonen—kwantumgolven van spin—over lange afstanden te transporteren, essentieel om deze golven te controleren met elektrische velden. Dit werk laat zien hoe SMO kan dienen in next-generation spintronische apparaten, doordat nieuwe manieren worden geboden om informatie en energie efficiënt te beheren.

Job van Rijn voerde zijn onderzoek uit bij Zernike Institute for Advanced Materials, afdeling Fysica van Nano Devices. 

Proefschrift: https://hdl.handle.net/11370/c9cc9254-8f51-4515-a5fa-8171e56cd60a