Page 17 - Spin Transport and Spintronics

1.1 ปรากฏการณ์ความต้านทานเชิงแม่เหล็กขนาดใหญ่ 18

รูปที่ 1.2 โครงสร้างวัสดุแม่เหล็ก AFM/PL/NM/FL ที่ถูกนำมาประยุกต์ใช้เป็นโครงสร้างหัวอ่านข้อมูล

แบบ CPP-GMR โดยทิศทางของแมกนีไทเซชันในชั้น FL จะถูกเหนี่ยวนำให้มีการจัดเรียงตัวไปตาม

ทิศทางของแมกนีไทเซชันภายในบิตข้อมูล [3]

ค่าระยะเฉลี่ยในการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน นอกจากนี้ยังมีค่าขึ้นอยู่กับการกระเจิงของสปิน (spin-
dependent scattering) หรือการเปลี่ยนแปลงทิศทางการเคลื่อนที่ของสปินภายในโครงสร้างวัสดุ โดย

ทั่วไปการกระเจิงของสปินสามารถแบ่งได้สองประเภทใหญ่ๆ คือการกระเจิงของสปินภายในชั้นวัสดุ

แม่เหล็กเฟอร์โร (bulk scattering) และการกระเจิงของสปินในบริเวณรอยต่อระหว่างชั้นแม่เหล็ก
เฟอร์โรและนอนแมกเนต (interfacial scattering) จากการศึกษาโครงสร้าง CIP นำไปสู่การศึกษาเพื่อ

พัฒนาและปรับปรุงค่า GMR ให้มีค่าสูงขึ้น โดยทำการป้อนกระแสในทิศทางตั้งฉากกับโครงสร้างวัสดุ

(current perpendicular to the plane หรือ CPP) ซึ่งพบว่าให้ค่า GMR ที่มีค่าสูงกว่าแบบโครงสร้าง

CIP แม้ว่าโครงสร้างวัสดุจะมีความหนาอยู่ในระดับไมโครเมตร เนื่องจากค่า GMR จะขึ้นอยู่กับค่าการ
สะสมสปินซึ่งมีความสัมพันธ์กับระยะการแพร่ของสปินซึ่งมีค่ามากกว่าค่าระยะเฉลี่ยในการเคลื่อนที่

ของอิเล็กตรอน (λ sdl >> λ MFP) จากนั้นในปี ค.ศ. 1991 S.S.P Parkin และคณะ ได้ทำการศึกษา
โครงสร้างวัสดุแม่เหล็กหลายชั้น [Co/Cu] 60 ซึ่งให้ค่าอัตราส่วน MR สูงถึงร้อยละ 65 ที่อุณหภูมิห้อง

การวัดค่าความต้านทานเชิงแม่เหล็กสามารถทำได้ด้วยการป้อนสนามแม่เหล็กภายนอกเพื่อ

เหนี่ยวนำทิศทางของแมกนีไทเซชันดังแสดงในรูปที่ 1.3 กรณีที่สนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำให้แมกนีไท-

เซชันของชั้นวัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรมีการจัดเรียงตัวในทิศทางขนานกัน (parallel state หรือ P) ขนาด
ของแมกนีไทเซชันจะมีค่าสูงสุดและค่าความต้านทานเชิงแม่เหล็กจะมีต่ำ ในขณะที่กรณีแมกนีไทเซ

ชันในโครงสร้างวัสดุมีการจัดเรียงตัวแบบตรงกันข้าม (antiparallel state หรือ AP) จะมีขนาดแมกนี

ไทเซชันเป็นศูนย์และมีค่าความต้านทานเชิงแม่เหล็กสูงสุด และต่อมาในปี ค.ศ. 1996 โครงสร้างวัสดุ

สปินวาล์วจึงถูกนำมาประยุกต์ใช้งานเป็นโครงสร้างหัวอ่านข้อมูลเพื่อทำการอ่านบิตข้อมูลภายในแผ่น