Page 43 - Spin Transport and Spintronics

1.4 สมการความหนาแน่นของกระแสลอยเลื่อนและการแพร่ 44

สปินซึ่งเป็นส่วนสำคัญในการออกแบบอุปกรณ์สปินทรอนิกส์เพื่อให้ทราบค่ากระแสที่เกิดขึ้นในอุปกรณ์

และสามารถนำไปสู่การออกแบบที่เหมาะสมเพื่อให้ได้อุปกรณ์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าที่ต่ำที่สุด

ตัวอย่างที่1.6 กำหนดให้วัสดุโคบอลต์มีค่าสภาพการนำไฟฟ้าของสปินขึ้นและสปินลงเท่ากับ
−1
−1
σ ↑ = 25MSm และ σ ↓ = 10MSm จงคำนวณหาค่าสปินโพลาไรเซชันของสภาพ
การนำไฟฟ้า และความหนาแน่นกระแสสปินที่เกิดจากกระแสลอยเลื่อน เมื่อมีการป้อนสนาม

ไฟฟ้าขนาดเท่ากับ 0.5 V/m เและไม่คิดผลของการสะสมของประจุและการสะสมของสปิน

วิธีทำ ค่าสปินโพลาไรเซชันของสภาพการนำไฟฟ้าสามารถพิจารณาได้จากความสัมพันธ์ของ
ค่าสภาพการนำไฟฟ้าของสปินขึ้นและสปินลงดังนี้

σ − σ ↓ 25 − 10
↑
β = = = 0.43
σ + σ ↓ 25 + 10
↑
ค่ากระแสสปินสามารถคำนวณได้จากสมการที่ (1.27)ดังนี้

eD eD
j s = βσE − β ′ ∇n − ∇m
2 2
โดยค่าสภาพการนำไฟฟ้ามีค่าดังต่อไปนี้

σ = σ ↑ + σ ↓ = 25 + 10 = 35MSm −1

จากนั้นนำค่าสปินโพลาไรเซชันของสภาพการนำไฟฟ้าและค่าสภาพการนำไฟฟ้าแทนลงใน

สมการกระแสสปินข้างต้น โดยกำหนดให้ค่าการสะสมประจุและการสะสมสปินมีค่า ∇n = 0
และ ∇m = 0 ซึ่งพบว่าความหนาแน่นของกระแสประจุจะเกิดจากกระแสลอยเลื่อนมีค่า

ดังนี้

j s = βσE = (0.43)(35)(0.5) = 7.525 MA/m 2