Page 86 - Spin Transport and Spintronics
P. 86
3.3 ขั้นตอนการพิจารณาการส่งผ่านสปินในโครงสร้างวัสดุ 87
พิจารณาพฤติกรรมการส่งผ่านสปินในแต่ละตำแหน่งของโครงสร้างวัสดุ สามารถทำได้โดยทำการแบ่ง
โครงสร้างออกเป็นชั้นบางๆ หลายชั้น (i = 0, 1, 2, . . . , n) โดยอาจกำหนดความหนาเท่ากับระยะ
ห่างระหว่างอะตอม ซึ่งการแบ่งโครงสร้างวัสดุออกเป็นชั้นบางๆ จะทำให้สามารถพิจารณาความเข้มข้น
ของไอออน ณ ตำแหน่งต่างๆ ได้ถูกต้องมากยิ่งขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งการพิจารณาการเปลี่ยนแปลงของ
ค่าพารามิเตอร์การส่งผ่านสปินและแมกนีไทเซชันที่บริเวณรอยต่อที่เกิดจากการผสมกันของอะตอม
ระหว่างชั้นฟิล์ม การพิจารณาความเข้มข้นของอะตอมในแต่ละตำแหน่งพบว่าทิศทางของแมกนีไท
เซชันภายในชั้นวัสดุที่ห่างจากบริเวณรอยต่อจะมีทิศทางเดียวกัน (homogeneous) ตลอดทั้งวัสดุ
ในขณะที่แมกนีไทเซชันบริเวณรอยต่อจะมีการเปลี่ยนแปลงทิศทางอย่างช้าๆ คล้ายกับลักษณะของ
กำแพงโดเมน (domain wall) เนื่องจากการแพร่กระจายของไอออนบริเวณรอยต่อระหว่างชั้นฟิล์มดัง
แสดงในรูปที่ 3.4
รูปที่ 3.4 โครงสร้างวัสดุสามชั้นที่ถูกแบ่งเป็นชั้นบางๆ เพื่อพิจารณาการส่งผ่านสปินที่ตำแหน่งต่างๆ
เมื่อทำการแบ่งโครงสร้างวัสดุเป็นชั้นบางๆแล้วจากนั้นจะป้อนกระแสไฟฟ้าภายนอกสู่่โครงสร้าง
และทำการพิจารณาพฤติกรรมการส่งผ่านสปินที่เกิดขึ้นในโครงสร้างวัสดุผ่านค่าการสะสมสปินและ
กระแสสปิน ด้วยการนำความสัมพันธ์ในสมการที่ (2.25) มาคำนวณค่าการสะสมสปินและกระแสสปิน
ที่เกิดขึ้นในแต่ละตำแหน่งของโครงสร้างวัสดุ ดังขั้นตอนในรูปที่ 3.5 ดังรายละเอียดต่อไปนี้
ขั้นตอนที่ 1 : พิจารณากระแสสปินเริ่มต้น j s (0) ที่ไหลเข้ามาในชั้นวัสดุที่ i จากเงื่อนไขขอบเขต
ซึ่งกระแสสปินมีความต่อเนื่องที่บริเวณรอยต่อ (x = 0) ดังนั้นกระแสสปินเริ่มต้นของชั้นวัสดุที่ i จะมี
ค่าเท่ากับกระแสสปินที่ไหลออกจากชั้นวัสดุก่อนหน้านี้ i − 1 ดังนั้นจะได้ว่า j (0) = j i−1
i
s s (0)
ขั้นตอนที่ 2 : พิจารณาเมตริกซ์การแปลงของแมกนีไทเซชันในชั้นวัสดุ M i เพื่อนำไปสู่การ
คำนวณหาค่าการสะสมสปินในระบบพิกัดพื้นฐานซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบขนานและองค์ประกอบ
ตั้งฉากกับทิศทางของแมกนีไทเซชัน ดังได้กล่าวในรายละเอียดในบทที่ 2 โดยเมตริกซ์การแปลง
