Page 78 - Spin Transport and Spintronics
P. 78
บทที่ 3
การส่งผ่านของสปินในโครงสร้างวัสดุแม่เหล็ก
ในการพัฒนาประสิทธิภาพอุปกรณ์บันทึกข้อมูลเชิงแม่เหล็กจำเป็นต้องเข้าใจพฤติกรรมการส่ง
ผ่านสปินในโครงสร้างวัสดุแม่เหล็กซึ่งถูกนำมาประยุกต์ใช้ในอุปกรณ์สปินทรอนิกส์ เช่น เซนเซอร์
โครงสร้างรอยต่อทะลุผ่านเชิงแม่เหล็ก [6] เครื่องกำเนิดสัญญาณความถี่สูง [48, 49] และหน่วยความ
จำเข้าถึงแบบสุ่มเชิงแม่เหล็ก [50] เป็นต้น หลักการทำงานของอุปกรณ์ดังกล่าวจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติ
การส่งผ่านสปิน โดยเฉพาะอย่างยิ่งคุณลักษณะของกระแสสปินโพลาไรซ์ซึ่งใช้ในการกลับทิศทางหรือ
ใช้ในการตรวจจับทิศทางของแมกนีไทเซชันโดยอาศัยปรากฎการณ์สปินทอร์คในหัวเขียนและหัวอ่าน
ข้อมูลตามลำดับ ซึ่งพฤติกรรมการส่งผ่านสปินในโครงสร้างวัสดุยังมีความสัมพันธ์กับค่าความต้านทาน
เชิงแม่เหล็กขนาดใหญ่และความต้านทานเชิงแม่เหล็กจากการทะลุผ่าน ดังนั้นการศึกษาเพื่อทำความ
เข้าใจเกี่ยวกับกระบวนการของการส่งผ่านสปินรวมไปถึงการเกิดความต้านทานเชิงแม่เหล็กจึงมีความ
สำคัญต่อการพัฒนาและออกแบบอุปกรณ์สปินทรอนิกส์ในอนาคต ในบทนี้จะอธิบายวิธีการคำนวณ
การส่งผ่านสปินในโครงสร้างวัสดุแม่เหล็กด้วยแบบจำลองการสะสมสปินที่จะคิดผลของบริเวณรอยต่อ
ระหว่างชั้นวัสดุ จากนั้นจะทำอธิบายรายละเอียดในการคำนวณค่าความต้านทานเชิงแม่เหล็กที่เกิดขึ้น
ในโครงสร้าง พร้อมทั้งพิจารณาปัจจัยต่างๆ ที่ส่งผลต่อพฤติกรรมการส่งผ่านสปินและค่าความต้านทาน
เชิงแม่เหล็ก
3.1 แบบจำลองบริเวณรอยต่อในโครงสร้างวัสดุ
ปรากฏการณ์ค่าความต้านทานเชิงแม่เหล็กที่เกิดขึ้นในโครงสร้างวัสดุจะเกิดจากการกระเจิงของ
สปินภายในชั้นวัสดุและที่บริเวณรอยต่อระหว่างชั้นวัสดุ โดยพบว่าการกระเจิงของสปินในบริเวณรอย
ต่อจะเป็นตัวแปรสำคัญและส่งผลอย่างมากต่อการเกิดปรากฏการณ์ค่าความต้านทานเชิงแม่เหล็ก โดย
ทั่วไปในการสร้างชั้นฟิล์มบางของโครงสร้างสปินวาล์วจะอาศัยวิธีการปลูกผลึกด้วยวิธีการสปัตเตอริ่ง
(sputtering process) ซึ่งในทางปฏิบัติกระบวนการปลูกผลึกจะเกิดการผสมกันของอะตอมระหว่างชั้น
ฟิล์มซึ่งเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงได้ยากดังแสดงในรูปที่ 3.1 โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อโครงสร้างวัสดุแม่เหล็กมี
ขนาดเล็กลง จะทำให้ผลของการผสมกันของอะตอมระหว่างชั้นฟิล์มในกระบวนการปลูกผลึกโครงสร้าง
วัสดุกลายเป็นปัจจัยที่สำคัญและส่งผลอย่างมากต่อพฤติกรรมการส่งผ่านสปินภายในโครงสร้างวัสดุแม่
