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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Estruturas de Mn-Si monocristalinas de alta qualidade para aplicações em spintrônica e nanoeletrônica
Title Alternative: High-quality single-crystal Mn-Si structures for applications in spintronics and nanoelectronics
Author: Cruz, Alexsandro dos Santos Evangelista, 1990-
Advisor: Béron, Fanny, 1980-
Abstract: Resumo: Nanofios metálicos e magnéticos têm atraído cada vez mais a atenção da comunidade científica e da indústria devido às suas propriedades distintas em relação à sua versão volumétrica. Neste sentido, o método de nanonucleação por fluxo metálico apresenta-se com uma alternativa promissora para o crescimento de nanofios intermetálico, por seu aparato experimental relativamente simples, e pela extensa variedade de materiais que pode ser sintetizado. Dentro desse contexto, esta tese reporta o crescimento de cristais e nanofios monocristalinos de MnSi e Mn5Si3, respectivamente, pelo método de nanonucleação supracitado, utilizando Ga como fluxo. Os cristais de MnSi são facetados, possuem volume entre 20-125 mm3, e apresentam um deslocamento superior de 3 K na fase de skyrmions em relação à literatura. No caso dos nanofios de Mn5Si3, foi observado um sistema tipo núcleo-casca, com a casca contendo os óxidos de Si e Ga. Além disso, os nanofios crescidos possuem uma larga distribuição de diâmetros, entre 80 e 800 nm. Independentemente do diâmetro dos nanofios, não foram observadas variações na resistividade de 300 até 2 K, mesmo com campo magnético de até 7 T. Este comportamento foi atribuído a um possível efeito de pressão química, devido à substituição atômica dos átomos do fluxo na rede do Mn5Si3. Além disso, observou-se uma supressão da contribuição dos magnons para o nanofio de 180 nm de diâmetro, ao contrário dos nanofios de maiores diâmetros. Em suma, os cristais de MnSi são os maiores já reportados para fluxo de Ga e possuem alta qualidade cristalina. As medidas de magneto-transporte nos nanofios de Mn5Si3 apresentaram comportamentos inéditos e nunca antes apresentados na literatura. Portanto, os resultados obtidos neste trabalho contribuem significantemente para a literatura, tanto do ponto de vista fundamental quanto para possíveis aplicações em eletrônica e spintrônica

Abstract: Metallic and magnetic nanowires have increasingly attracted the attention of the scientific community, as well as of the industry due to their distinct properties regarding the bulk counterpart. In this sense, the metallic flux nanonucleation method has been a promising alternative for the growth of intermetallic nanowires, as it presents a relatively simple experimental set up, and the large variety of materials that can be synthesized by this technique. In this context, this thesis reports the growth, by the aforementioned method using Ga as flux, of single crystal bulk and nanowires of MnSi and Mn5Si3, respectively. The single crystals of MnSi are faceted, with an average volume around 20-125 mm3 and featuring an upwards shift of around 3 K of the skyrmion phase. In the Mn5Si3 case, however, a core-shell like system is observed with Ga and Si oxides protective layer. Moreover, the grown nanowires show a wide diameter distribution between 80 and 800 nm. Regardless the nanowire diameter, we do not observe changes in the resistivity from 300 down to 2 K, even with under applied magnetic fields up to 7 T. Such behavior was attributed to a possible chemical pressure effect due to the atomic substitution by the gallium flux atom into the Mn5Si3 lattice. Besides, we observe a suppression of the magnons contribution to the nanowire of 180 nm in diameter, unlike nanowires of larger diameter. In summary, the MnSi single crystals produced in this work are the largest ever reported using the Ga flux and feature high crystalline quality. Magnetotransport measurements of the Mn5Si3 nanowires showed unique characteristics that have never been reported in the literature. Therefore, the results shown in this thesis meaningfully contribute to the current literature for the fundamental point of view, as well as to possible applications in nanoelectronics and spintronics
Subject: Nanofios
Magnetismo
Nanonucleação de fluxo metálico
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: CRUZ, Alexsandro dos Santos Evangelista. Estruturas de Mn-Si monocristalinas de alta qualidade para aplicações em spintrônica e nanoeletrônica. 2021. 1 recurso online (118 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin, Campinas, SP.
Date Issue: 2021
Appears in Collections:IFGW - Tese e Dissertação

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