Page 34 - Spin Transport and Spintronics
P. 34
1.3 การส่งผ่านสปินและประจุของอิเล็กตรอน 35
รูปที่ 1.7 โครงสร้างวัสดุสองชั้น FM/NM (ก) ศักย์ไฟฟ้าเคมีของสปินขึ้น (µ ↑) และสปินลง (µ ↓) (ข) กระ
แสสปินที่ตำแหน่งต่างๆ ในโครงสร้างวัสดุ [21]
จากบริเวณรอยต่อการสะสมสปินจะมีค่าเข้าใกล้ศูนย์ เนื่องจากจำนวนของสปินขึ้นและสปินลงจะมี
การคลายตัวเพื่อเข้าสู่ที่สภาวะสมดุล และพบว่าการเปลี่ยนแปลงของจำนวนสปินที่บริเวณรอยต่อเกิด
จากความไม่เข้าคู่ของค่าความนำไฟฟ้าที่บริเวณดังกล่าว ส่งผลให้เกิดค่าการสะสมสปินที่ตำแหน่งใกล้
บริเวณรอยต่อ และมีค่าลดลงแบบเอ็กโพเนนเชียล โดยศักย์ไฟฟ้าเคมีจะมีขนาดเท่ากับ 1/e ที่ระยะ
การกลับทิศทางของสปิน [17–20]
ในหัวข้อถัดไปจะพิจารณากระแสสปินซึ่งเป็นปริมาณทางฟิสิกส์ที่สำคัญ ที่จะนำมาอธิบาย
พฤติกรรมการส่งผ่านสปินในโครงสร้างวัสดุแม่เหล็กร่วมกับค่าการสะสมสปินและนำไปสู่การทำความ
เข้าใจปรากฎการณ์ทางฟิสิกส์ที่เกิดขึ้นภายในโครงสร้างวัสดุได้อย่างสมบูรณ์
1.3.2 กระแสสปิน
อิเล็กตรอนเป็นอนุภาคที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่มีประจุลบและมีโมเมนตัมเชิงมุมที่เรียกว่าสปิน
ซึ่งเป็นจุดกำเนิดของการเกิดสภาพความเป็นแม่เหล็กของวัสดุ เมื่ออิเล็กตรอนเกิดการเคลื่อนที่จะทำให้
เกิดการไหลของประจุและสปิน นำไปสู่การเกิดกระแสไฟฟ้าและกระแสสปินตามลำดับ ในส่วนนี้จะ
อธิบายความเข้าใจเบื้องต้นเกี่ยวกับนิยามของกระแสสปิน จากนั้นจะทำการพิจารณาค่ากระแสสปินใน
เชิงลึก
กระแสไฟฟ้าหรือกระแสประจุเกิดจากการไหลของประจุของอิเล็กตรอนและถูกนิยามโดยอาศัย
กฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้ากล่าวคือ ประจุไฟฟ้าไม่สามารถสร้างขึ้นใหม่หรือทำลายได้ แต่สามารถถ่าย
โอนจากระบบหนึ่งไปยังอีกระบบได้ โดยประจุสุทธิยังคงเท่าเดิม เมื่อพิจารณาประจุ Q ที่อยู่ในบริเวณ
