Page 178 - Spin Transport and Spintronics

6.3 หัวอ่านข้อมูลประสิทธิภาพสูง 180

กับบิตข้อมูลภายในแผ่นบันทึกข้อมูล เพื่อรองรับฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟที่มีความหนาแน่นของการจัดเก็บ

ข้อมูลที่มากขึ้น จำเป็นต้องเข้าใจหลักการออกแบบและปัจจัยที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของ
หัวอ่านข้อมูล นอกจากคุณสมบัติของวัสดุแม่เหล็กที่ส่งผลโดยตรงต่อสัญญาณการอ่านข้อมูล ขนาด

ของเซนเซอร์ของหัวอ่านข้อมูลเป็นอีกปัจจัยที่มีความสำคัญและส่งผลต่อค่าอัตราส่วน MR โดยหัวอ่าน

ข้อมูลที่เหมาะสมจะมีความหนาของชั้นอิสระใกล้เคียงกับค่าระยะการแพร่ λ ของวัสดุ เพื่อทำให้
sdl
เกิดค่าอัตราส่วน MR ที่สูง และความหนาของชั้นวัสดุนอนแมกเนตซึ่งทำหน้าที่เป็นชั้นสเปสเซอร์เป็น

อีกหนึ่งปัจจัยที่ส่งผลต่อพฤติกรรมการส่งผ่านสปินในหัวอ่านข้อมูล ชั้นสเปสเซอร์จะต้องมีความหนาที่

เหมาะสมเพื่อทำหน้าที่ในการป้องกันปฎิสัมพันธ์การแลกเปลี่ยนระหว่างชั้นวัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรทั้งสอง
และยังสามารถรักษาทิศทางของกระแสสปินโพลาไรซ์ได้ ในหัวข้อนี้จะทำการศึกษาพฤติกรรมการส่ง

ผ่านสปินภายในโครงสร้างวัสดุ CFA(5nm)/Cu(5nm)/CFA(t FL ) ที่มีความกว้างบริเวณรอยต่อ 1 nm

และความหนาของชั้นอิสระ (t FL ) มีค่าตั้งแต่ 1 ถึง 10 nm เพื่ออธิบายผลของความหนาของชั้นอิสระที่

มีต่อค่าความต้านทานเชิงแม่เหล็กและอัตราส่วน MR ในการคำนวณค่าความต้านทานเชิงแม่เหล็กกรณี
P และ AP ทิศทางของแมกนีไทเซชันภายในชั้นพินถูกกำหนดให้มีการจัดเรียงตามแนวแกน +y ในขณะ

ที่แมกนีไทเซชันภายในชั้นอิสระในสถานะขนานและตรงกันข้ามถูกกำหนดให้มีการจัดเรียงตัวตามแนว

แกน +y และ -y ตามลำดับ จากนั้นทำการป้อนกระแสไฟฟ้าที่มีความหนาแน่นขนาด 10 MA/cm ใน
2
ทิศทางตั้งฉากกับระนาบโครงสร้างวัสดุ

ผลการคำนวณแสดงให้เห็นว่าการสะสมสปินและกระแสสปินจะมีการจัดเรียงตัวไปตามทิศทาง

ของแมกนีไทเซชันภายในชั้นวัสดุ CFA ชั้นแรก ค่าการสะสมสปินจะมีแนวโน้มลู่เข้าสู่ค่าสมดุลของวัสดุ
จากนั้นจะมีการเปลี่ยนแปลงค่าอย่างชัดเจนที่บริเวณรอยต่อ CFA/Cu และมีค่าค่อนข้างคงที่ภายในชั้น

สเปสเซอร์ เนื่องจากความหนาของชั้นสเปสเซอร์มีค่าน้อยกว่าระยะการแพร่ของสปินของนอนแมกเนต

ค่อนข้างมาก ในขณะที่ค่ากระแสสปินจะมีค่าลู่เข้าสู่ค่ากระแสสปินโพลาไรเซชันอิ่มตัวของวัสดุ ดังแสดง

ในรูปที่ 6.8 (a) และ (b) ตามลำดับ

ในลำดับถัดไปจะทำการคำนวณค่า RA จากอัตราค่าการสะสมสปินและขนาดของค่ากระแส

สปิน จากผลการศึกษาพบว่าค่า RA มีค่าสูงสุดในบริเวณรอยต่อระหว่างชั้นวัสดุ CFA/Cu โดยในกรณี

ที่แมกนีไทเซชันจัดเรียงตัวแบบตรงกันข้ามหรือ AP ทำให้เกิดค่า RA ที่สูงกว่ากรณีที่แมกนีไทเซชันจัด
เรียงตัวในทิศทางขนานหรือ P ดังแสดงในรูปที่ 6.8 (c) ซึ่งสามารถอธิบายได้จากผลการกระเจิงของสปิน

ที่บริเวณรอยต่อทำให้ค่า RA ในโครงสร้างที่แมกนีไทเซชันจัดเรียงตัวแบบ P มีค่าที่ต่ำกว่าในโครงสร้าง

ที่แมกนีไทเซชันจัดเรียงตัวแบบ AP และเมื่อพิจารณาผลของความหนาของชั้นแม่เหล็กอิสระที่มีต่อค่า
RA พบว่าค่าความต้านทาน RA ในกรณีที่แมกนีไทเซชันจัดเรียงตัวแบบ P จะมีค่าค่อนข้างคงที่และ

มีค่าไม่ขึ้นอยู่กับความหนาของอิสระ ในขณะที่ในกรณีการจัดเรียงตัวแบบ AP จะมีค่าความต้านทาน

RA เพิ่มขึ้นตามความหนาของชั้นแม่เหล็กอิสระและมีค่าคงที่ที่ความหนา t F > 5 nm ดังแสดงในรูปที่