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Habilitation Thesis
DOI
10.11606/T.76.2015.tde-11092015-111431
Document
Author
Full name
Jose Carlos Egues de Menezes
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2010
Committee
Oliveira, Luiz Nunes de (President)
Lima, Ivan Costa da Cunha
Marino, Eduardo Cantera
Miranda, Eduardo
Ortiz, Wilson Aires
Title in Portuguese
Filtragem quântica e transporte spin polarizado
Keywords in Portuguese
Filtragens de spin
Laundauer-Buttiker
Shot noise
Transporte spin polarizado
Abstract in Portuguese
Neste trabalho investigo filtragem de spins em heteroestruturas semimagnéticas utilizando a teoria de Landauer-Büttiker - adequadamente estendida para incluir matrizes de espalhamento dependentes de spin. Mais especificamente, estudo corrente e shot noise - flutuações na corrente média devido a natureza discreta da carga elétrica - em transporte dependente de spin em inovadoras geometrias com filtragem. Considero, por exemplo, barreiras semimagnéticas com perfis lineares de potencial mesmo na ausência de voltagem externa. Esta geometria um tanto exótica apresenta um interessante espectro de corrente e ruído: para campos magnéticos crescentes, enquanto a corrente spin polarizada atinge um máximo o ruído passa por um mínimo. Esta característica contrastante única poderá ser possivelmente relevante (i) na optimização da razão sinal/ruído, se desejável e (ii) como sonda adicional para transporte spin polarizado. Shot noise em (ii) é visto como uma fonte adicional de informação (regime não linear); complementar à corrente média. Considero também magnetoresistência em junções balísticas híbridas com interfaces semímagnétíca/não-magnética e contatos dependentes de spin. Neste caso, identifico assinaturas únicas na magnetoresistência do sistemas, e.g., "kinks" spin resolvidos e padrão robusto de batimento. Estas características se devem à filtragem quãntica de spin em conexão com o encolhimento/ampliação do espaço de fase dependente de spin (mares de Fermi) nos contatos. Acredito que o formalismo desenvolvido nesta tese deverá ser adequado para a descrição de propriedades de transporte em uma variedade de geometrias híbridas; em particular junções fcrromagneto/semicondutor. O trabalho aqui descrito deverá motivar investigações teóricas e experimentais adicionais nesta fascinante área de pesquisa
Title in English
Quantum filtering and spin-polarized transport
Keywords in English
Landauer-Buttiker
Shot noise
Spin filtering
Spin-polarized transport
Abstract in English
In this work I investigate spin filtering in semimagnetic heterostrutures within the Landauer- Büttiker theory - properly extended to account for spin-dependent scattering matrices. More specifically, I study current and shot noise - fluctuations in the average current due to the discreteness of the electron charge - in spin-dependent transport through novel spin-filtering geometries. I consider, for instance, semimagnetic barriers with linear potential profiles even in the absence of an external bias. This somewhat exotic geometry yields interesting current and shot noise characteristics: for increasing magnetic fields, while the spin-polarized current peaks the shot noise dips. This unique contrasting feature should be possibly relevant (i) for optimizing signal-to-noise ratios, if desirable and (ii) for further probing spin-polarized transporto Shot noise in (ii) is seen as an additional source of information (non-linear regime); complementary to the average current. I aiso consider magnetoresistance in hybrid semimagneticjnon-magnetic ballistic junctions with spin-dependent contacts. Here I identify unique signatures in the magnetoresistance of the system, e.g., spin-resolved kinks and a robust beating pattern. These features are due to quantum spin filtering in conjunction with the shrinkagejenhancement of the spindependent phase space (Fermi seas) in the contacts. I believe the formalism developed in this thesis should be suitable to describe spin-resolved transport properties in variously designed hybrid junctions; in particular ferromagneticjsemiconductor ones. The work described here should motivate further theoretical and experimental investigations in this fascinating area of research
 
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Publishing Date
2015-09-14
 
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