Page 46 - Spin Transport and Spintronics
P. 46
บทที่ 2
ปรากฏการณ์สปินทอร์ค
การค้นพบปรากฏการณ์ความต้านทานเชิงแม่เหล็กขนาดใหญ่และปรากฎการณ์ความต้านทาน
เชิงแม่เหล็กจากการทะลุผ่านถูกนำมาประยุกต์ใช้งานกับอุปกรณ์สปินทรอนิกส์ เทคโนโลยีการบันทึก
ข้อมูลเชิงแม่เหล็กและอุปกรณ์เชิงตรรกะอย่างแพร่หลาย เช่น หัวอ่านข้อมูลในฮาร์ดดิสไดร์ฟ หัวเขียน
และหัวอ่านข้อมูลในหน่วยความจำเข้าถึงแบบสุ่มเชิงแม่เหล็ก ซึ่งเป็นหน่วยความจำแบบไม่ลบเลือน มี
ความทนทานสูง และมีการเข้าถึงหน่วยความจำที่รวดเร็ว หัวเขียนและหัวอ่านข้อมูลในอุปกรณ์ดังกล่าว
จะมีหลักการทำงานโดยอาศัยปรากฏการณ์สปินทอร์คหรือแรงบิดสปินซึ่งเป็นปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์
ที่ถูกนำมาประยุกต์ใช้ในการควบคุมทิศทางของแมกนีไทเซชันภายในชั้นวัสดุแม่เหล็กเฟอร์โร
การควบคุมทิศทางของสภาพแม่เหล็กหรือแมกนีไทเซชันด้วยเทคโนโลยีดั้งเดิมซึ่งใช้สนามแม่
เหล็กภายนอกทำได้ค่อนข้างยากในอุปกรณ์ที่มีการออกแบบให้มีขนาดเล็กกว่า 30 nm จึงมีการนำ
เสนอวิธีการควบคุมทิศทางของแมกนีไทเซชันในโครงสร้างวัสดุแม่เหล็กและอุปกรณ์สปินทรอนิกส์ด้วย
ปรากฏการณ์สปินทอร์คซึ่งถูกนำเสนอครั้งแรกโดย Slonczewski และ Berger ซึ่งสามารถอธิบายได้
โดยทำการป้อนกระแสภายนอกในทิศทางตั้งฉากกับโครงสร้างสปินวาล์วที่ประกอบด้วยวัสดุแม่เหล็ก
เฟอร์โรสองชั้นที่ถูกคั่นกลางด้วยชั้นสเปสเซอร์ซึ่งอาจเป็นวัสดุนอนแมกเนตหรือชั้นฉนวนดังแสดงในรูป
ที่ 2.1
รูปที่ 2.1 การเกิดปรากฏการณ์สปินทอร์คในโครงสร้างสปินวาล์วผ่านปฎิสัมพันธ์การแลกเปลี่ยน s−d
