Спиновый вентиль или спиновый клапан — устройство, состоящее из двух или более проводящих магнитных материалов, чьё электрическое сопротивление может меняться между двумя значениями в зависимости от относительного выравнивания намагниченности в слоях. Изменение сопротивления при изменении намагниченности слоёв в такой вертикально структуре является результатом эффекта гигантского магнитосопротивления. Магнитные слои устройства выравниваются "вверх" или "вниз" в зависимости от напраления внешнего магнитного поля. В простейшем случае, спиновый клапан состоит из немагнитного материала, зажатого между двумя ферромагнетиками, одним из которых является слой фиксированный (закрепленный) на антиферромагнетике, который действует так, чтобы поднять его магнитную коэрцитивность и ведет себя как «жесткий» слой, а другой ферромагнитный слой свободен и ведет себя как «мягкий» слой. Из-за разницы в коэрцитивности, мягкий слой меняется полярность при меньших изменениях магнитного поля, чем твердый. При приложении магнитного поля соответствующей напряжённости, мягкий слой, переключая полярность, может находиться в двух различных состояниях: параллельном, состояние с низким сопротивлением и антипараллельном, состояние с высоким сопротивлением.
Принцип работы
Работа спиновых клапанов основывается на квантовом свойстве электронов называемом спином. Из-за расщепления плотности состояний электронов на уровне Ферми в ферромагнетиках, наблюдается чистая спиновая поляризация. Проходящий электрический ток через ферромагнетик, следовательно, несет в себе как заряд так и спиновую компоненту. Для сравнения, обычный металл имеет равное число электронов со спинами вверх и вниз, таким образом, в равновесной ситуации, такие материалы поддерживают ток заряда с нулевым спином. Однако при пропускании тока из ферромагнетика в нормальный металл, спин так же переносится. Обычный металл может, таким образом, передавать спин между отдельными ферромагнетиками, при условии достаточной длины спиновой диффузии.
Передача спина зависит от выравнивания магнитных моментов в ферромагнетиках. Если ток проходит в ферромагнетик с основным спином «вверх», например, электроны со спином вверх будут проходить через границу относительно беспрепятственно, а электроны со спином «вниз» отражаться, или при перевороте спина на границе ферромагнетика, чтобы попасть на незаполненное состояние. Таким образом, если оба фиксированный и свободный слои поляризованы в одном направлении, устройство имеет относительно низкое электрическое сопротивление, а если под воздействием магнитного поля меняется полярность свободного слоя, то устройство имеет повышенное сопротивление за счет дополнительной энергии, необходимой для рассеяния спина в другое состояние.
Антиферромагнитные и немагнитные слои
Слой антиферромагнитного материриала необходим для фиксации одиного из ферромагнитных слоев (то есть сделать его фиксированным или магнито-твердым). Это результат большого отрицательного обменного взаимодействия между ферромагнетиком и антиферромагнетиков в контактной области.
Немагнитный слой необходим чтобы отвязать два ферромагнитных слоев, так что по крайней мере один из них остается свободным (магнитно-мягким).
Псевдоспиновые клапаны
Основной принцип действия псевдоспина клапана идентично обычный спиновый вентиль, но вместо того, чтобы изменить магнитную коэрцитивную силу различных ферромагнитных слоев, закрепив один антиферромагнитным слоем, изготавливаются два слоя из различных ферромагнетиков с различными коэрцитивностью например, FeNi и Co. Обратите внимание, что коэрцитивность является в основном внешним свойством материала и, следовательно, определяется условиями обработки.
Приложения
Спиновые клапаны используются в магнитных датчиках и считывающих головках жестких дисков.[1] Они также используются в магнитной памяти со случайным доступом (MRAM).
См. также
Ссылки
- ↑ Spintronics Materials and Phenomena Research. Проверено 13 января 2012.
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .