Magnon spin transport in the van der Waals antiferromagnet chromium thiophosphate CrPS4
| Promotie: | D.K. (Dennis) de Wal, MSc |
| Wanneer: | 25 februari 2025 |
| Aanvang: | 12:45 |
| Promotors: | prof. dr. ir. B.J. (Bart) van Wees, prof. dr. ir. C.H. (Caspar) van der Wal |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Magnonspintransport in de Van der Waals-antiferromagneet chroomthiofosfaat
In zijn promotieonderzoek bestudeerde Dennis de Wal het verschijnsel van magnonspintransport in de Van der Waals-antiferromagneet chroomthiofosfaat (CrPS4). CrPS4 is een gelaagde antiferromagneet met loodrechte magnetische anisotropie. Omdat het een halfgeleider is en bij lage temperatuur een isolator, zijn de elektronen gelokaliseerd. Daarom kan informatietransport niet via geleiding plaatsvinden. Het kan echter worden gerealiseerd door middel van spingolven. Deze aangeslagen toestanden van de magnetische orde worden gekwantiseerd als magnonen. Om magnonspintransport experimenteel te bestuderen, worden apparaten gefabriceerd op geëxfolieerde vlokken van CrPS4 door daar platinastrips in een niet-lokale geometrie op te plaatsen. Een ladingsstroom wordt door het platina gestuurd en wordt omgezet in een spinstroom loodrecht op de ladingsstroom via het spin-Hall effect (SHE), wat tot een spinaccumulatie leidt. Deze spinaccumulatie kan ook worden gebruikt om magnonspins rechtstreeks te injecteren. Deze magnonspin kan vervolgens geabsorbeerd worden door een naastgelegen platinacontact, waar het een ladingsspanning genereert. Deze niet-lokale spanning is het directe resultaat van magnonspininjectie door het eerstgenoemde platinacontact.
In dit proefschrift demonstreert De Wal voor het eerst deze rechtstreekse “volledig elektrische” injectie, detectie en transport van magnonen in een Van der Waals-antiferromagneet. Hij onderzoekt de rol van de antiferromagnetische magnon-modi bij injectie, detectie en transport van magnonspins. Verder stelt De Wal nieuwe magnontransistor geometrieën voor als proof-of-principle toepassing, en demonstreert deze. Tenslotte bespreekt hij een perspectief op een volledig 2D Van der Waals magnontransport apparaat.
Dennis de Wal voerde zijn onderzoek uit bij het Zernike Institute for Advanced Materials, afdeling Fysica van Nano Devices, met financiering van de EU en NWO. Hij vervolgt zijn loopbaan als postdoc bij de Rijksuniversiteit Groningen.