Page 100 - Spin Transport and Spintronics
P. 100
4.1 ผลของอุณหภูมิที่มีต่อสภาพการนำไฟฟ้า 102
พารามิเตอร์การส่งผ่านสปินของวัสดุที่เป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิ เนื่องจากความร้อนจะส่งผลต่อคุณ-
สมบัติการส่งผ่านสปินของวัสดุ การศึกษาผลของความร้อนจะนำไปสู่การอธิบายการเปลี่ยนแปลง
พฤติกรรมการส่งผ่านสปินที่เกิดขึ้นในระบบจริงได้ การพิจารณาผลของอุณหภูมิที่มีต่อค่าพารามิเตอร์
การส่งผ่านสปินของวัสดุจะกล่าวในรายละเอียดต่อไปนี้
4.1 ผลของอุณหภูมิที่มีต่อสภาพการนำไฟฟ้า
พฤติกรรมการส่งผ่านสปินภายในโครงสร้างวัสดุจะมีค่าขึ้นอยู่กับค่าพารามิเตอร์การส่งผ่านสปิน
ซึ่งค่าพารามิเตอร์การส่งผ่านสปินที่ใช้ในการพิจารณาค่าการสะสมสปินและกระแสสปินประกอบด้วย
ค่าสปินโพลาไรเซชันของการนำไฟฟ้า ค่าสปินโพลาไรเซชันของค่าคงที่การแพร่ ระยะการแพร่ของ
สปิน และค่าคงที่การแพร่ ดังนั้นในการศึกษาผลของความร้อนที่มีต่อพฤติกรรมการส่งผ่านสปินและ
ค่าความต้านทานเชิงแม่เหล็ก จำเป็นต้องทำการศึกษาผลของความร้อนที่มีต่อค่าพารามิเตอร์การส่ง
ผ่านของสปินในวัสดุเป็นลำดับแรก โดยค่าพารามิเตอร์การส่งผ่านของสปินที่อุณหภูมิใดๆ สามารถ
พิจารณาได้จากแบบจำลองสองช่อง (two-channel model) ผ่านค่าสภาพต้านทานไฟฟ้าของวัสดุ
(spin-dependent resistivity) ในรูปแบบดังนี้ [55–57]
ρ i = ρ 0i + αT + A i T 2 (4.1)
เมื่อ ρ 0i คือค่าสภาพต้านทานไฟฟ้าที่อุณหภูมิต่ำที่คิดผลของการกลับทิศทางของสปิน
α และ A i คือค่าสัมประสิทธิ์ที่ได้จากการทดลอง โดยคำนวณจากค่าความสัมพันธ์ระหว่างสภาพ
การนำไฟฟ้าของวัสดุและอุณหภูมิของระบบ
i คือสัญญลักษณ์แทนทิศทางของสปินขึ้น (↑) สปินลง (↓) และสปินผสม (↑↓)
จากการศึกษาเชิงการทดลองพบว่าค่าสัมประสิทธิ์ α ในสมการข้างต้นจะมีค่าน้อยมากและ
−1
สามารถตัดออกได้ โดยในวัสดุโคบอลต์จะมีค่าน้อยกว่า 10 −15 ΩmK ดังนั้นค่าสภาพความต้านทาน
จึงสามารถเขียนในรูปแบบใหม่ได้ดังนี้ ρ i = ρ 0i + A i T จากนั้นทำการพิจารณาค่าสภาพการนำไฟฟ้า
2
ของสปินขึ้นและสปินลงได้จากค่าสภาพความต้านทานทางไฟฟ้าของสปินขึ้น สปินลง และสปินผสมซึ่ง
เกิดขึ้นจากการผสมกันระหว่างสปินขึ้นและสปินลงเนื่องจากการกระเจิงของสปินภายในโครงสร้างวัสดุ
แม่เหล็กดังนี้
ρ ↓ + 2ρ ↑↓
σ ↑ =
ρ ↑ ρ ↓ + ρ ↑↓ (ρ ↑ + ρ ↓ )
และ
ρ ↑ + 2ρ ↑↓ (4.2)
σ ↓ =
ρ ↑ ρ ↓ + ρ ↑↓ (ρ ↑ + ρ ↓ )
