Page 57 - Spin Transport and Spintronics
P. 57
2.5 แบบจำลองทั่วไปของการสะสมสปิน 58
รูปที่ 2.3 โครงสร้างวัสดุสามชั้นที่ประกอบด้วยวัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรสองชั้น (F1 และ F2) ที่ถูกคั่นกลาง
ด้วยวัสดุที่ไม่มีคุณสมบัติความเป็นแม่เหล็ก
สปินในวัสดุแม่เหล็กหลายชั้นซึ่งประกอบด้วยวัสดุหลายชนิดที่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กและการส่งผ่าน
สปินที่แตกต่างกัน เนื่องจากค่าการสะสมสปินของแบบจำลองดังกล่าวจะมีค่าลดลงเข้าสู่ศูนย์ที่เวลามี
ค่ามากกว่าระยะเวลาการคลายตัวของสปิน (t > τ sf) และไม่สามารถมีค่าเพิ่มขึ้นภายในวัสดุชั้นถัดไป
นอกจากนี้คำตอบเชิงวิเคราะห์ที่ของแบบจำลอง ZLF ยังมีข้อจำกัดคือสามารถพิจารณาได้เฉพาะกรณี
ที่แมกนีไทเซชันมีทิศทางที่กำหนดไว้เท่านั้นกล่าวคือ M 1 = cos θe z − sin θe y และ M 2 = e z ดัง
แสดงในรูปที่ 2.3
ข้อจำกัดดังกล่าวนำไปสู่การปรับแต่งแบบจำลองของ ZLF โดยทำการพิจารณาการสะสมสปินที่
สภาวะสมดุลของวัสดุ (m ∞) เพิ่มเข้ามา เพื่อให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้และพิจารณาการเปลี่ยนแปลง
ของการสะสมสปินในโครงสร้างวัสดุแบบหลายชั้นได้ เนื่องจากวัสดุแต่ละชนิดจะมีค่า m ∞ ที่แตก-
ต่างกัน ซึ่งสามารถหาได้จากผลต่างของความหนาแน่นทางสถานะของสปินขึ้นและสปินลงที่ระดับ
พลังงานเฟอร์มิ [43] นอกจากนี้ยังพบว่าปฎิสัมพันธ์แลกเปลี่ยน s-d ไม่ได้ทำให้การสะสมสปินเกิดการ
เคลื่อนที่แบบหมุนวนเท่านั้น แต่ยังมีผลของสปินดีเฟสซิง (spin dephasing) ที่เกิดจากการเคลื่อนที่
แบบหน่วง [44–46] ดังนั้นจึงมีการปรับแต่งรูปแบบสมการการเคลื่อนที่ของการสะสมสปินด้วยการเพิ่ม
ℓ L
พจน์การเคลื่อนที่แบบหน่วงที่คิดผลของสปินดีเฟสซิงในรูปแบบของ (J/ℏ) M × (m × M) เมื่อ ℓ L
ℓ ⊥
คือระยะการหมุนวนของสปินแบบลาเมอร์ (Lamor spin precession length) และ ℓ ⊥ คือระยะสปิน
โคฮีเรนซ์ (spin coherence length)
ระยะสปินดีเฟสซิงคือระยะทางที่กระแสสปินเริ่มมีการเคลื่อนที่ออกจากระนาบของแมกนีไท
เซชัน เนื่องจากความไม่บริสุทธิ์ของชั้นฟิล์มที่เกิดขึ้นจากการผสมกันของอะตอมที่บริเวณรอยต่อ ซึ่ง
จะมีค่าขึ้นอยู่กับระยะการหมุนวนของสปินและระยะสปินโคฮีเรนซ์ โดยทั่วไประยะสปินโคฮีเรนซ์จะมี
ค่าน้อยมากเมื่อเทียบกับระยะการแพร่ของสปิน ส่งผลให้แบบจำลองที่อาศัยสมการกระแสลอยเลื่อน
และการแพร่ส่วนมากจะไม่พิจารณาผลของสปินดีเฟสซิง โดยทำการพิจารณาพฤติกรรมการส่งผ่าน
