Como ya hemos anticipado, presentamos el mismo experimento que en la sección anterior (desenganche de pared de dominio asistido por pulsos de corriente) pero realizado en nanocintas depositadas sobre sustratos de zafiro. Los dispositivos analizados son de nuevo nanocintas de Permalloy de 5 μm de largo y 300 nm de longitud, con estructura en nanómetros Ta(2)/Py(10)/Ta(2)/Pt(1), con defecto triangular de 100 nm de profundidad y 200 nm de ancho. Las líneas de corriente tienen un ancho de 500 nm y poseen estructura Cr(10)/Au(140); la inyección de pared transversal se realiza con un pulso de 2,6 V de 25 ns de duración.
Una vez más, es útil observar la distribución de probabilidad de desenganche de la pared bajo la influencia exclusiva de un campo magnético (figura 5.15).
Figura 5.15: Distribución de la probabilidad de desenganche con campo magnético aplicado en una nanocinta con constricción depositada sobre un sustrato de zafiro.
Capítulo 5. Influencia del calentamiento Joule en la dinámica de paredes de dominio sometidas a corriente
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En primer lugar, observamos una sutil diferencia con los dispositivos analizados previamente. El área de transición entre las zonas de probabilidad nula de desenganche con campo y probabilidad uno es de unos pocos Oersted, mientras en el dispositivo anterior era de más de 5 Oe. Esto nos indica una buena calidad de la fabricación dado que el desenganche es abrupto, implicando una energía de la pared enganchada muy definida. El campo de desenganche de la pared de la constricción es considerablemente más bajo.
Antes de comenzar a discutir los mapas de probabilidad de desenganche asistido por pulsos, debemos comentar un pequeño cambio relativo al sistema experimental. Como se vio en el capítulo 2, el contacto de las puntas de RF al sustrato se realiza a través de placas cerámicas comerciales. Para este último experimento hemos introducido una nueva placa, con un diseño que incluye un plano de tierra común. Las diferencias en el diseño se pueden ver en la imagen 2.9. Esta nueva configuración de la placa de soldadura permite reducir el número de soldaduras a realizar y el tiempo de litografía.
En la figura 5.16 se representa un pulso de 4 V en un dispositivo procesado sobre zafiro y utilizando una placa de conexión donde sólo es necesario realizar una microsoldadura al activo de la línea coplanar. El ajuste de impedancias mejora sustancialmente en el diseño utilizado para la muestra depositada sobre zafiro, eliminando la presencia de rebotes y reduciendo el tiempo de subida y bajada. En oposición, la nueva implementación en rf supone una atenuación importante de la señal, calculamos un 35% menos de densidad de corriente en el dispositivo que
en la implementación rf en la nanocinta depositada sobre SiO2 (25)/Si, como podemos ver en la
tabla 5.II.
Figura 5.16: Pulso de 4 V de amplitud y 2 ns de duración en una nanocinta depositada sobre zafiro.
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Sustrato SiO2 (25)/ Si Zafiro
VP (V) VOSC (V) I(mA) J (A/cm2) ·108 VOSC (V) I(mA) J (A/cm2) ·108
1,5 0,20 3,98 1,33 0,16 3,12 1,04
2 0,25 4,94 1,65 0,18 3,5 1,17
2,5 0,30 5,98 1,99 0,19 3,8 1,27
3 0,34 6,8 2,27 0,20 3,92 1,31
Tabla 5.II: Densidades de corriente aproximadas en ambos experimentos calculadas a partir de los pulsos de salida VOSC experimentales.
En la figura 5.17 presentamos el mapa de probabilidad de desenganche asistido por pulsos de corriente de 2 ns. En él destaca en primer lugar la poca cantidad de eventos de desenganche medidos, es decir, la baja eficiencia de desenganche de pared. Para conseguir que el pulso de corriente asista al campo en el desenganche de la pared, tanto para pulsos negativos como positivos, hace falta alcanzar amplitudes de pulso mucho mayores que en los experimentos anteriores, como sostienen los datos experimentales expuestos en la tabla 5.II.
Figura 5.17: Mapa de probabilidad de desenganche por corriente de pared de dominio con pulsos de 2 ns de duración en una nanocinta de Permalloy depositada sobre zafiro
En cualquier caso, los resultados de la figura 5.17 muestran una asimetría importante. Existe una ausencia casi total de eventos de desenganche para pulsos negativos, salvo para valores de campo o muy bajos o muy cercanos al campo de desenganche de la pared, mientras
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que para pulsos positivos sí que existe continuidad en los eventos de desenganche para valores de campo intermedio. Esta situación es opuesta a la que observábamos en la sección anterior.
La ausencia de simetría en el mapa puede indicar la presencia de transferencia de espín. Los pulsos positivos, que empujan la pared en la misma dirección que el campo externo, hacia la derecha atravesando la constricción, son más efectivos en el desenganche que los pulsos negativos, que empujarían la pared en la dirección opuesta al campo, hacia la izquierda. Este comportamiento, aunque es contrario al obtenido en el experimento anterior, está más en la línea de lo que se esperaría en un experimento de transferencia de espín. Adicionalmente, para pulsos positivos, la frontera verde-azul oscuro tiene pendiente positiva, lo que implica que el desenganche se produce para campos menores cuanto mayor es el pulso de corriente, lo cual parece guardar coherencia con la transferencia de espín.
Para pulsos negativos, hay eventos de desenganche sólo para pulsos de en torno a -3 V y para campos de desenganche de unos -15 Oe y de cerca de 0 Oe. Regresando a la figura 5.15,
sabemos que para estos valores de HDep, la pared está a punto de desengancharse por la acción
exclusiva del campo magnético. Por tanto, para estos valores de campo, cualquier perturbación puede completar el proceso de desenganche y los pulsos de corriente negativos en esta región, están ayudando a desestabilizarla, bien mediante la temperatura o mediante una posible oscilación de la pared debida al torque de transferencia de espín.