Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzún

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin

Resumo: Neste trabalho, apresentamos um estudo do tunelamento e do transporte quântico em sistemas mesoscópicos, particularmente em junções de tunelamento magnéticas, visando esclarecer a polarização magnética da corrente de tunelamento. Nos dispositivos de tunelamento, um filme isolante é crescido...

Resumo: Neste trabalho, apresentamos um estudo do tunelamento e do transporte quântico em sistemas mesoscópicos, particularmente em junções de tunelamento magnéticas, visando esclarecer a polarização magnética da corrente de tunelamento. Nos dispositivos de tunelamento, um filme isolante é crescido entre os eletrodos ferromagnéticos. Nesse sistema a condutância é controlada pelo coeficiente de transmissão do efeito túnel. Nos metais de transição (Fe, Co, Ni), as bandas s, p e d contribuem para a condução eletrônica, entretanto a magnetização deve-se à polarização das bandas d. Resultados experimentais mostram que essa polarização da corrente pode ser muito diferente da polarização do volume no nível de Fermi, podendo até estar invertida. Qualitativamente sabe-se que os elétrons da banda d apresentam menor probabilidade de tunelamento do que os elétrons s ou p. Os elétrons de condução do tipo s são representados por ondas planas com vetores de onda pequenos (centro da zona de Brillouin). Já os elétrons d possuem maior massa efetiva e um caráter localizado, portanto, são representados por pacotes de muitas componentes de ondas planas com vetores de onda maiores. Estudamos o tunelamento desses elétrons por barreiras de potencial que representam o material isolante entre eletrodos metálicos. Propomos um modelo simples para a corrente de tunelamento e estimamos o efeito da magnetoresitência

Abstract: This work introduces a detailed study of tunneling and quantum transport in mesoscopic systems, particularly in tunneling magnetic junctions, to understand the magnetic polarization of the tunneling current. These systems consist of two ferromagnetic metal layers separated by a thin...

Abstract: This work introduces a detailed study of tunneling and quantum transport in mesoscopic systems, particularly in tunneling magnetic junctions, to understand the magnetic polarization of the tunneling current. These systems consist of two ferromagnetic metal layers separated by a thin insulating barrier layer. The conductance is controlled by the transmission coeficient of the tunnel effect. In the transition metal (Fe, Co, Ni), the bands s, p and d contribute to the electronic conduction, however, to the magnetization only the d-band contributes. Experimental results show that the current polarization may be different of the bulk polarization in the Fermi level and may be reversed. Qualitatively it is known that tunneling probability of the d-like electrons is lower than the s-like and p-like electrons. The s-electrons are represented by wave planes with small wave vector (center of the Brillouin zone). Since the d-electrons have higher effective mass and they are localized states, they are represented by wave packet with many components of wave planes with larger wave vectors. We investigate the tunneling of these electrons through potential barriers, which represent the insulating layer between the ferromagnetic electrodes. We propose a simple model for the tunneling current and estimated the effect of the magnetoresistance