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Estados de borda em junções de isolantes topológicos 2D e ferromagnetos: textura de spin e espectro

Zanon, Julian

Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Instituto de Física de São Carlos 2021-10-08

Acesso online. A biblioteca também possui exemplares impressos.

  • Título:
    Estados de borda em junções de isolantes topológicos 2D e ferromagnetos: textura de spin e espectro
  • Autor: Zanon, Julian
  • Orientador: Menezes, Jose Carlos Egues de
  • Assuntos: Textura De Spin; Modelo Bhz; Junções 2d Ti/Fm; Estados De Borda; Bulk-Edge Correspondence; Edge-States; Bhz Model; Spin Texture; 2d - Ti/Fm Junctions
  • Notas: Dissertação (Mestrado)
  • Descrição: A utilização de materiais com acoplamentos spin-órbita em dispositivos eletrônicos tem despertado grande interesse na área da spintrônica. Entre os materiais promissores se encontram os isolantes topológicos (TIs), uma vez que eles possuem a seguinte característica peculiar: são isolantes em seu bulk, mas possuem estados condutores em suas superfícies (3D)/ bordas (2D). Estes estados metálicos são spin polarizados e protegidos contra espalhamento. Eles poderiam potencialmente ser usados em conjunto com um ferromagneto para transferir e manipular dados. Neste trabalho, nós investigamos junções 2D entre um TI e um isolante normal (NI), e entre um TI e um metal ferromagnético (FM). Modelamos nosso sistema usando o bem conhecido Hamiltoniano Bernevig-Hughes-Zhang (BHZ). Exploramos duas diferentes rotas: (i) um modelo tight-binding, o qual é obtido a partir de uma base mínima e os seus parâmetros são obtido realizando um mapeamento com o Hamiltoniano BHZ contínuo, e (ii) uma versão discretizada do modelo BHZ obtida a partir do método das diferenças finitas. Uma das principais diferenças entre as duas técnicas, é como a interface é levada em conta. Aqui mostramos em detalhes como os dois modelos podem ser mapeados um no outro. Então, investigamos a estrutura de bandas do sistema e analisamos as funções de onda e textura de spins de estados das bordas e do bulk. Além disso, exploramos o papel que diversas simetrias presentes no sistema desempenham, sendo elas: a inversão espacial, partícula-buraco e reversão temporal. Interessantemente, para a junção TI/NI encontramos que é preciso que tanto a simetria de inversão espacial como a simetria partícula-buraco sejam quebradas, para que a degenerescência em spin seja levantada. Nós também examinamos o comportamento dos estados de borda quando a simetria de reversão temporal no sistema é quebrada, e como a magnetização da camada FM afeta a textura de spin. Concluímos o trabalho estabelecendo a validade de ambas as técnicas.
  • DOI: 10.11606/D.76.2021.tde-30112021-112417
  • Editor: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Instituto de Física de São Carlos
  • Data de criação/publicação: 2021-10-08
  • Formato: Adobe PDF
  • Idioma: Português
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