Page 28 - Spin Transport and Spintronics
P. 28
1.2 ปรากฏการณ์ความต้านทานเชิงแม่เหล็กจากการทะลุผ่าน 29
FM2 เหมือนกับชั้นวัสดุ FM1 กระแสสปินจะสามารถจะทะลุผ่านชั้นฉนวนไฟฟ้าได้ดีทำให้เกิดค่าความ
ต้านทานทางไฟฟ้าที่ต่ำ แต่ในกรณีที่แมกนีไทเซชันระหว่างชั้นแม่เหล็กเฟอร์โรทั้งสองจัดเรียงตัวใน
ทิศทางตรงกันข้าม (anti-parallel state) ทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนสปินในแถบพลังงานย่อย โดยสปิน
ขึ้นซึ่งเป็นสปินส่วนมากในชั้นวัสดุ FM1 สามารถทะผ่านไปยังสถานะสปินส่วนน้อยของวัสดุ FM2 และ
สปินลงซึ่งเป็นสปินส่วนน้อยในวัสดุ FM1 จะทะลุผ่านไปยังสถานะสปินส่วนมากของวัสดุ FM2 ส่งผลให้
กระแสสปินรวมที่ไหลผ่านโครงสร้างมีค่าต่ำ และทำให้ความต้านทานทางไฟฟ้า TMR ในโครงสร้างวัสดุ
มีค่าสูง
รูปที่ 1.6 การทะลุผ่านของสปินในโครงสร้างรอยต่อทะลุผ่านเชิงแม่เหล็ก [3]
ค่าความต้านทาน TMR สามารถพิจารณาได้จากค่าความนำไฟฟ้าของอิเล็กโทรดหรือวัสดุแม่
เหล็กเฟอร์โรทั้งสองชั้น ซึ่งค่าความนำไฟฟ้านี้จะมีความสัมพันธ์กับความหนาแน่นทางสถานะของสปิน
ภายในชั้นวัสดุ โดยค่าความนำไฟฟ้าของโครงสร้างวัสดุกรณีที่แมกนีไทเซชันของชั้นแม่เหล็กเฟอร์โรมี
การจัดเรียงแบบขนานจะมีค่าเท่ากับ G P = G +G และกรณีที่มีการจัดเรียงตัวแบบตรงกันข้าม ค่า
↓↓
↑↑
↓↑
ความนำไฟฟ้าของโครงสร้างวัสดุจะมีค่าเท่ากับ G AP = G ↑↓ + G ดังนั้นค่าอัตราส่วนความต้านทาน
เชิงแม่เหล็กจากการทะลุผ่านจะสามารถพิจารณาได้จากความสัมพันธ์ดังต่อไปนี้
R AP − R P G P − G AP (1.9)
TMR = =
R P G AP
