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Decker, Martin Maria

Spin Current Induced Control of Magnetization Dynamics

Decker, Martin Maria (2018) Spin Current Induced Control of Magnetization Dynamics. PhD, Universität Regensburg.

Date of publication of this fulltext: 07 May 2018 09:09
Thesis of the University of Regensburg
DOI to cite this document: 10.5283/epub.37166


Abstract (English)

This thesis deals with the characterization and the use of charge-current induced torques on the magnetic layer in normal metal/ferromagnet heterostructures. These so-called spin orbit torques (SOTs) have different physical origins such as the spin Hall effect and the Rashba-Edelstein/spin galvanic effect. It therefore remains challenging to experimentally separate the different contributions ...

This thesis deals with the characterization and the use of charge-current induced torques on the magnetic layer in normal metal/ferromagnet heterostructures.
These so-called spin orbit torques (SOTs) have different physical origins such as the spin Hall effect and the Rashba-Edelstein/spin galvanic effect.
It therefore remains challenging to experimentally separate the different contributions in order to fully understand the physics of the current-to-torque conversion.
One part of the work is therefore dedicated to the comparison of two complementary SOT measurement techniques in a Pt(x nm)/Py(4 nm) model system. The analysis is focused on the question whether the measured data can be understood within a common drift diffusion model based on the spin Hall effect.
The second part deals with the dynamics of current-induced magnetization reversal in perpendicular magnetized Pt/Co elements. For the first time, a temporal and spatially resolved study of such a process is presented.
Both experiments are carried out by using the time-resolved magneto-optical Kerr effect and ferromagnetic resonance-based methods.

Translation of the abstract (German)

Die vorliegende Arbeit behandelt sowohl die Charakterisierung und Quantifizierung als auch die Anwendung von strominduzierten Drehomenten auf die Magnetisierung in Normalmetall/Ferromagnet-Heterostrukturen. Diese sogenannten Spin-Bahn-Drehmomente (SOT) haben verschiedene physikalische Ursachen wie z.B. den Spin-Hall-Effekt und den Rashba-Edelstein/Spin-galvanischen Effekt, was die experimentelle ...

Die vorliegende Arbeit behandelt sowohl die Charakterisierung und Quantifizierung als auch die Anwendung von strominduzierten Drehomenten auf die Magnetisierung in Normalmetall/Ferromagnet-Heterostrukturen. Diese sogenannten Spin-Bahn-Drehmomente (SOT) haben verschiedene physikalische Ursachen wie z.B. den Spin-Hall-Effekt und den Rashba-Edelstein/Spin-galvanischen Effekt, was die experimentelle Trennung - und damit das vollständige Verständnis der beteiligten Physik - erschwert.
Ein Teil dieser Arbeit widmet sich daher dem Vergleich zweier komplementärer Messtechniken anhand eines Pt(x nm)/Py(4 nm)-Modellsystems. Die Analyse der Daten konzentriert sich dabei auf die Frage, ob die experimentellen Werte im Rahmen eines gemeinsamen Drift-Diffusions-Modells, basierend auf dem Spin-Hall-Effekt, verstanden werden können.
Im zweiten Teil wird schließlich die Magnetisierungsdynamik von strominduzierten Schaltvorgängen in senkrecht magnetisierten Pt/Co Elementen untersucht, wobei erstmals eine zeit- und ortsaufgelöste Messung solch eines Prozesses präsentiert wird.
Beide Experimente basieren auf dem zeitaufgelösten magnetooptischen Kerr-Effekt und auf Techniken im Kontext der ferromagnetischen Resonanz.


Involved Institutions


Details

Item typeThesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:Primary Publication
Date7 May 2018
RefereeProf. Dr. Christian H. Back
Date of exam8 February 2018
InstitutionsPhysics > Institute of Experimental and Applied Physics > Alumni or Retired Professors > Chair Professor Back > Group Christian Back
KeywordsSpin Orbit Torque, Spin Hall Effect, Rashba Effect, Magnetization Dynamics
Dewey Decimal Classification500 Science > 530 Physics
StatusPublished
RefereedYes, this version has been refereed
Created at the University of RegensburgYes
URN of the UB Regensburgurn:nbn:de:bvb:355-epub-371663
Item ID37166

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