Spin-and valley-dependent transport in hybrid system and 2D dirac materials

[EN]: In this thesis, we aim to study the spin- and valley-dependent transport in hybrid system and twodimensionalDirac materials.In the first part, I study some spin-dependent and phase-coherent phenomena in hybrid structures.First, I present a full microscopic theory of the spin Hall magnetoresistance (SMR) in non-magneticmetal/magnetic insulator heterostructures. As examples, we apply it into both paramagnetic andferromagnetic SMR, specifically Platinum/Gd3Ga5O12 (Pt/GGG) and Platinum/Europium sulfide(Pt/EuS), respectively. Furthermore, if non-magnetic metal is replaced by nanowire in proximity tosuperconductor below the critical temperature, we can study the interplay of magnetic andsuperconducting proximity effects.In the second part, I explore the possible mechanisms responsible for the classical versions of spinand valley Hall effects, and proposed the schemes for experimental detection of these effects bynonlocal resistance measurements. The understanding of the magnetic properties of nonlocalresistance is significant for the recent controversy about the physical origin of nonlocal resistancemeasured in Hall bar devices made of graphene decorated with absorbates, where the presence oflarge nonlocal resistance and the absence of Hanle oscillation, that is, an oscillation of the nonlocalresistance with in-plane magnetic field, suggest the possibility of the new origin of nonlocalresistance insensitive to magnetic field.[ES]: En la era de la información y las redes, no hay duda de que la vida diaria no puede separarse de los dispositivos electrónicos, como televisores, teléfonos inteligentes u ordenadores. En las últimas décadas hay una demanda creciente de la tecnología de la información, en particular para resolver los inevitables problemas del alto consumo de energía y los aquellos asociados con la miniaturización. Para superar estos problemas técnicos, cada vez más científicos y técnicos se han dedicado a buscar nuevas funcionalidades a la electrónica convencional. Teniendo en cuenta que, además de la carga, el electrón posee otro grado de libertad conocido como espín. Este último está asociado al momento angular intrínseco del electrón, cuyo momento magnético puede tomar dos valores: +¯h/2 y ¯h/2, denotados como spin up y spin down, respectivamente, donde hbar es la constante de Planck reducida. El espín como portador de información es el ingrediente básico de la espintrónica, cuyo objetivo es aprovechar el grado de libertad del espín en las corrientes eléctricas para transmitir y manipular información. La espintrónica, como tecnología muy prometedora en la electrónica, tiene muchas ventajas destacadas, como gran capacidad de almacenamiento, equipos ultrarrápidos y bajo consumo de energía. Sin embargo, tiene otros problemas. Por ejemplo, es bien sabido que elgrado interno de libertad de giro se aprovecha para almacenar, manipular y leer. Por lo tanto, merece la pena buscar una alternativa a la espintrónica. Además de los grados de libertad de carga y espín, los electrones están dotados de un grado de libertad de valle en muchos materiales bidimensionales, cuyas estructuras de bandas electrónicas ofrecen dos mínimos locales distintos (valles), K y K’ dentro de la primera zona de Brillouin. Por lo tanto, naturalmente se puede esperar la existencia de valleytronics, que apunta a la manipulación del grado de libertad del valle para la nueva electrónica. En contraste con la espintrónica, las notables superioridades de la valleytronics son la insensibilidad al campo magnético, la larga vida útil del valle y la facilidad de manipulación eléctrica y óptica. En esta tesis, nuestro objetivo es estudiar el transporte dependiente del espín y valle en sistemas híbridos y materiales bidimensionales.Peer reviewe