Page 25 - Spin Transport and Spintronics
P. 25
1.1 ปรากฏการณ์ความต้านทานเชิงแม่เหล็กขนาดใหญ่ 26
สนามแม่เหล็กภายนอกสูงสุดเมื่อเปรียบเทียบกับสภาวะอื่น เพื่อเหนี่ยวนำแมกนีไทเซชันให้มี
การจัดเรียงตัวไปในทิศทางเดียวกันหรืออยู่ในสภาวะอิ่มตัว นอกจากนี้ยังพบว่าเมื่อลดความ
หนาของชั้นวัสดุ Cr จะส่งผลให้ความต้านทานมีค่าลดลง ดังนั้นจึงต้องทำการป้อนสนาม
แม่เหล็กภายนอกสูงขึ้นเพื่อเหนี่ยวนำให้แมกนีไทเซชันอยู่ในสถานะ P ในขณะที่ค่าความ
ต้านทาน R AP จะเป็นค่าความต้านทานที่เกิดขึ้นในกรณีที่แมกนีไทเซชันมีการจัดเรียงตัวใน
ทิศทางตรงกันข้าม ทำให้เกิดค่าความต้านทานสูงสุดซึ่งมีค่าเป็นหนึ่ง เนื่องจากค่าที่แสดงใน
กราฟเป็นค่าการปรับเทียบ (normalisation) และค่าอัตราส่วน GMR สามารถพิจารณาได้
จากความสัมพันธ์ ∆R = |R AP −R P | × 100
R R P
ผลการคำนวณแสดงให้เห็นว่าโครงสร้างวัสดุแม่เหล็กหลายชั้น [Fe(3 nm)/Cr(t)] N
ที่มีความหนาของ Cr น้อย และมีจำนวนชั้นของโครงสร้างหลายชั้น จะทำให้ค่าอัตราส่วน
ความต้านทาน GMR มีค่าสูง เนื่องจากจำนวนชั้นของวัสดุและความหนาของ Cr จะส่งผลต่อ
การกระเจิงของสปินที่บริเวณรอยต่อและค่าอัตราส่วน GMR ซึ่งสอดคล้องกับความสัมพันธ์
ในสมการที่ (1.7)
∆R (α − 1) 2
=
R 4(α + pt NM /t FM )(1 + pt NM /t FM )
สมการข้างต้นแสดงให้เห็นว่าค่าอัตราส่วน GMR จะแปรผันกับจำนวนชั้นของโครงสร้างวัสดุ
และแปรผกผันกับความหนาของชั้นวัสดุนอนแมกเนต
นอกจากการพิจารณาค่าความต้านทานเชิงแม่เหล็กที่เกิดจากปรากฏการณ์การกระเจิงของสปิน
ในโครงสร้างสปินวาล์วแล้ว ในลำดับถัดไปจะทำการอธิบายการเกิดปรากฏการณ์ค่าความต้านทานเชิง
แม่เหล็กที่เกิดขึ้นจากการทะลุผ่านของสปิน ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่สำคัญที่ถูกนำมาประยุกต์ใช้ในการ
ออกแบบหัวเขียนและหัวอ่านข้อมูลในอุปกรณ์สปินทรอนิกส์
