Page 107 - Spin Transport and Spintronics
P. 107
4.3 ระยะการแพร่ของสปินและค่าคงที่การแพร่ 109
0.9
0.88
0.86
b¢
0.84
0.82
0.8
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Temperature (K)
จากผลการคำนวณพบว่าอุณหภูมิที่สูงขึ้นส่งผลต่อค่าพารามิเตอร์โพลาไรเซชันสำหรับ
ค่าสภาพการนำไฟฟ้าและค่าคงที่การแพร่ ทำให้ประสิทธิภาพการโพลาไรซ์ของกระแสสปินมี
ค่าลดลง
4.3 ระยะการแพร่ของสปินและค่าคงที่การแพร่
ระยะการแพร่ของสปิน (spin diffusion length หรือ λ ) คือระยะทางที่สปินของอิเล็กตรอน
sdl
เกิดการแพร่และการกระเจิงเพื่อปรับเข้าสู่ค่าที่สภาวะสมดุลของวัสดุ ระยการแพร่เป็นพารามิเตอร์หนึ่ง
ที่มีความสำคัญต่อพฤติกรรมการส่งผ่านสปินและค่าความต้านทานเชิงแม่เหล็ก โดยการสะสมสปินและ
กระแสสปินจะมีความสัมพันธ์กับระยะการแพร่ของสปิน การสะสมสปินจะมีการลดลงจากค่าเริ่มต้น
จนเหลือร้อยละ 37 ที่ระยะการแพร่ของสปิน ค่าระยะการแพร่ของวัสดุมีความสำคัญในการออกแบบ
โครงสร้างสปินวาล์วที่ประกอบด้วยวัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรสองชั้นที่ถูกคั่นกลางด้วยชั้นสเปสเซอร์ โดย
วัสดุที่ถูกเลือกมาเป็นชั้นสเปสเซอร์จะต้องมีค่าระยะการแพร่ของสปินที่สูงและมีค่ามากกว่าความหนา
ของชั้นวัสดุ (λ sdl >> t SP) เพื่อรักษาทิศทางของกระแสสปินโพลาไรซ์ไม่ให้เกิดการปรับเปลี่ยนทิศทาง
เมื่อเคลื่อนที่ผ่านชั้นสเปสเซอร์ ในขณะที่วัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรควรมีค่าระยะการแพร่ของสปินที่น้อย
เนื่องจากกระแสสปินสามารถจัดเรียงตัวไปในทิศทางของแมกนีไทเซชันและมีค่าลู่เข้าสู่ค่ากระแสสปิน
โพลาไรเซชันอิ่มตัวของวัสดุได้เร็วกว่าการใช้วัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรที่มีระยะการแพร่ของสปินที่สูง ซึ่ง
จะส่งผลให้เกิดการส่งผ่านสปินที่ดีและยังทำให้ลดขนาดของโครงสร้างสปินวาล์วได้ จากการศึกษาเชิง
ทดลองพบว่าระยะการแพร่ของวัสดุจะมีค่าแปรผันตรงกับเส้นทางอิสระเฉลี่ย (mean free path) ซึ่ง
เป็นระยะทางเฉลี่ยที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระก่อนชนกับอิเล็กตรอนตัวอื่น นอกจากนี้ระยะ
การแพร่ของวัสดุยังมีค่าสัมพันธ์กับสภาพความนำไฟฟ้าของวัสดุและมีค่าแปรผกผันกับผลของความ
