Page 52 - Spin Transport and Spintronics

2.3 พารามิเตอร์สปินทอร์ค 53

จากสมการข้างต้นแสดงให้เห็นว่า NAST ที่กระทำต่อแมกนีไทเซชันสามารถเป็นแหล่งกำเนิด

การเคลื่อนที่แบบหมุนวนได้เช่นเดียวกับสนามแม่เหล็กภายนอก ซึ่งจะเหนี่ยวนำทำให้แมกนีไทเซชัน
ของชั้นอิสระเกิดการเคลื่อนที่แบบหมุนวนรอบกระแสสปินโพลาไรซ์ซึ่งมีทิศทางเดียวกันกับแมกนีไทเซ

ชันของชั้นพิน และค่าความแรงของทอร์คจะถูกแสดงด้วยค่าพารามิเตอร์ b และมีทิศทางกระทำต่อแมก

นีไทเซชันออกนอกระนาบ M p และ M ดังแสดงในรูปที่ 2.2.

สปินทอร์คประกอบด้วยองค์ประกอบหลักสองส่วนคือ AST และ NAST โดยทอร์คทั้งสองถูก

อธิบายด้วยพารามิเตอร์สปินทอร์ค a และ b ตามลำดับ การพิจารณาพารามิเตอร์ทั้งสองยังคงค่อนข้าง

มีความซับซ้อน แม้ว่าพารามิเตอร์ a จะสามารถประมาณค่าได้ แต่พารามิเตอร์ b จะประมาณค่าจาก
การทดลอง และในความเป็นจริงแล้วพารามิเตอร์ทั้งสองมีคุณสมบัติขึ้นอยู่กับตำแหน่งและเวลา ดังนั้น

จึงมีความจำเป็นที่ต้องอาศัยการศึกษาทางทฤษฎีเชิงลึกเพื่อคำนวณหาค่าพารามิเตอร์ดังกล่าว เพื่อนำ

ไปสู่การอธิบายและพิจารณาปรากฏการณ์สปินทอร์คได้อย่างถูกต้อง และนำไปสู่การประยุกต์ใช้ในการ

ออกแบบอุปกรณ์สปินทรอนิกส์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

2.3 พารามิเตอร์สปินทอร์ค

ปรากฏการณ์สปินทอร์คสามารถอธิบายได้จากการศึกษาพฤติกรรมการส่งผ่านสปินจากการ

เคลื่อนที่ของกระแสสปินผ่านโครงสร้างวัสดุแม่เหล็ก สปินทอร์ครวมจะประกอบด้วยสององค์ประกอบ
ได้แก่ AST และ NAST ซึ่งอธิบายด้วยพารามิเตอร์ a และ b ตามลำดับ โดยขนาดของพารามิเตอร์

b เป็นตัวแปรที่ไม่ทราบค่าและต้องทำการประมาณค่าเพื่อให้ใกล้เคียงกับผลการทดลอง แต่จากการ

ศึกษาล่าสุดพบว่าค่าพารามิเตอร์ทั้งสองค่าสามารถพิจารณาได้จากทฤษฎีการส่งผ่านสปิน ซึ่งพลังงานที่
เกิดจากปฎิสัมพันธ์แลกเปลี่ยนระหว่างแมกนีไทเซชันและการสะสมสปินมีความสัมพันธ์ดังนี้

H ST = −J m · M (2.3)
sd

เมื่อ J คือ ค่าปริพันธ์แลกเปลี่ยน s-d ระหว่างการสะสมสปินและแมกนีไทเซชัน
sd
m คือ เวกเตอร์การสะสมสปินซึ่งเป็นผลต่างระหว่างความหนาแน่นทางสถานะของสปินขึ้นและ

สปินลง

M คือ เวกเตอร์หนึ่งหน่วยของแมกนีไทเซชัน

ปรากฏการณ์สปินทอร์คมีจุดกำเนิดจากปฎิสัมพันธ์แลกเปลี่ยน s-d ดังนั้นพารามิเตอร์ a และ

b ซึ่งอธิบายค่าทอร์ค AST และ NAST สามารถหาพิจารณาได้จากพลังงานแลกเปลี่ยนที่แสดงด้วยฮา

มิลโทเนียนในสมการข้างต้น ซึ่งสนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำที่เกิดจากสปินทอร์คสามารถคำนวณได้จาก