Page 144 - Spin Transport and Spintronics

5.3 หัวอ่านข้อมูล 146

พลังงานควบคู่แลกเปลี่ยนทางอ้อมระหว่างแมกนีไทเซชันในชั้นพินและชั้นอ้างอิงสามารถแสดง

ได้ในรูปแบบของไฮเซนเบิร์ก โดยจะมีค่าขึ้นอยู่กับค่าคงที่การแลกเปลี่ยน (J RKKY) และมุมระหว่างแมก
นีไทเซชันในชั้นพินและชั้นอ้างอิง (θ) ดังนี้

ˆ
ˆ
H exch = −J RKKY M P · M R = −J RKKY cosθ (5.5)
เมื่อ J RKKY เป็นค่าคงที่แลกเปลี่ยน RKKY ซึ่งมีค่าแปรผกผันกับความหนาของชั้นวัสดุนอนแมกเนต

โดยทั่วไปพลังงานปฎิสัมพันธ์การควบคู่แลกเปลี่ยนทางอ้อม RKKY จะมีค่าแปรผันตรงกับค่า
คงที่แลกเปลี่ยน J RKKY ซึ่งมีค่าเป็นได้ทั้งบวกและลบขึ้นอยู่กับความหนาของชั้นนอนแมกเนตที่คั่นกลาง

ระหว่างชั้นพินและชั้นอ้างอิง โดยลักษณะการการจัดเรียงตัวแมกนีไทเซชันของชั้นพินและชั้นอ้างอิงจะ

ขึ้นอยู่กับค่าคงที่แลกเปลี่ยน กรณีที่ค่าคงที่แลกเปลี่ยนมีค่าเป็นบวก แมกนีไทเซชันของชั้นพินและชั้น
อ้างอิงจะมีการจัดเรียงตัวแบบขนาน และมีการจัดเรียงตัวแบบตรงกันข้ามในกรณีที่ค่าคงที่แลกเปลี่ยน

มีค่าเป็นลบ เพื่อให้สปินภายในวัสดุอยู่ในสถานะที่มีค่าพลังงานที่ต่ำที่สุด ดังแสดงในรูปที่ 5.14

รูปที่ 5.14 ความสัมพันธ์ระหว่างความหนาของชั้นนอนแมกเนตและค่าคงที่แลกเปลี่ยน RKKY [3]

ในโครงสร้างหัวอ่านข้อมูลแบบแอนติเฟอร์โรสังเคราะห์ พบว่าแมกนีไทเซชันภายในชั้นพินถูก

กำหนดทิศทางด้วยปรากฏการณ์ไบอัสแลกเปลี่ยนที่เกิดขึ้นจากการแลกเปลี่ยนพลังงานระหว่างสปิน

ของวัสดุแม่เหล็กแอนติเฟอร์โรกับสปินของชั้นพินที่บริเวณรอยต่อ ในปัจจุบันมีการประยุกต์ใช้วัสดุนอน
แมกเนต Ru ในโครงสร้างแม่เหล็กแอนติเฟอร์โรสังเคราะห์ โดยเลือกใช้ที่ความหนาประมาณ 0.4 นาโน

เมตร ซึ่งให้ค่าคงที่แลกเปลี่ยน RKKY ที่มีขนาดสูงสุดและมีค่าเป็นลบ ส่งผลให้แมกนีไทเซชันภายในชั้น

อ้างอิงมีการจัดเรียงตัวในทิศทางตรงข้ามกับแมกนีไทเซชันภายในชั้นพิน การเพิ่มชั้น SAF นอกจากจะ

ช่วยให้แมกนีไทเซชันระหว่างชั้นพินและชั้นอ้างอิงมีการจัดเรียงตัวที่แน่นอน ยังช่วยลดผลกระทบจาก