Page 21 - Spin Transport and Spintronics
P. 21
1.1 ปรากฏการณ์ความต้านทานเชิงแม่เหล็กขนาดใหญ่ 22
ความต้านทานทางไฟฟ้ารวมสูงสุดในกรณีที่แมกนีไทเซชันจัดเรียงตัวแบบขนานและมีค่าต่ำสุดกรณีจัด
เรียงตัวแบบตรงกันข้าม และอัตราส่วน MR สามารถคำนวณได้จากค่าความแตกต่างของความต้านทาน
กรณีที่แมกนีไทเซชันมีการเรียงตัวแบบ P และ AP ดังสมการต่อไปนี้ [4]
∆R R AP − R P
= (1.3)
R R P
ค่าความต้านทาน R P และ R AP สามารถคำนวณได้จากแบบจำลองตัวต้านทานของโครงสร้าง
วัสดุสองชั้น FM/NM โดยแบ่งการพิจารณาสปินออกเป็นสองช่องคือ ช่องสปินขึ้นซึ่งเป็นสปินส่วนมาก
และสปินลงซึ่งเป็นสปินส่วนน้อย ในกรณีที่แมกนีไทเซชันมีการจัดเรียงตัวแบบขนานหรือสถานะ P
การกระเจิงของสปินขึ้นและสปินลงจะแตกต่างกัน โดยสปินขึ้นจะเกิดการกระเจิงที่ต่ำในชั้นวัสดุแม่
เหล็กเฟอร์โรทั้งสองชั้น ส่งผลให้ค่าความต้านทานจากการกระเจิงของสปินช่องนี้มีค่าที่ต่ำ (r = R ↑↑ =
R ↓↓) ในขณะที่สปินลงจะเกิดการกระเจิงสูงในโครงสร้างวัสดุ ส่งผลให้สปินช่องนี้เกิดค่าความต้านทาน
ที่สูง (R = R ↓↑ = R ↑↓) จากนั้นค่าความต้านทานรวมของสถานะ P สามารถคำนวณได้จากวงจรความ
ต้านทานดังนี้
= (R ↑↑ + R ↑↑ ) ∥ (R ↓↑ + R ↓↑ ) = (2r) ∥ (2R)
R P
2Rr (1.4)
R P =
R + r
ความต้านทานที่เกิดขึ้นในโครงสร้างวัสดุกรณีที่แมกนีไทเซชันอยู่ในสถานะAPสามารถพิจารณา
ได้จากแบบจำลองความต้านทานได้เช่นเดียวกัน โดยพบว่าสปินทั้งสองช่องจะเกิดการกระเจิงที่สูงส่งผล
ให้เกิดความต้านทานภายในโครงสร้างที่สูงดังนี้
R AP = (R ↑↑ + R ↑↓ ) ∥ (R ↓↑ + R ↓↓ ) = (r + R) ∥ (R + r)
R + r
= (1.5)
R AP
2
ดังนั้นอัตราส่วนความต้านทานเชิงแม่เหล็กจะมีค่าดังต่อไปนี้
∆R (R − r) 2
= (1.6)
R 4Rr
แม้ว่าแบบจำลองความต้านทานจะไม่สามารถอธิบายรายละเอียดเชิงลึกในการเกิดปรากฏการณ์
ความต้านทานเชิงแม่เหล็กขนาดใหญ่ได้ดีนักแต่ก็ถือว่าเป็นจุดเริ่มต้นในการทำความเข้าใจปรากฏการณ์
ดังกล่าว ในกรณีที่กำหนดให้ความต้านทานของโครงสร้างวัสดุสองชั้น FM/NM มีค่าดังนี้
r = ρ NM t NM + ρ ↑ t FM
R = ρ NM t NM + ρ ↓ t FM
