Объяснение гигантского магнитного сопротивления на основе зонной теории. 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Объяснение гигантского магнитного сопротивления на основе зонной теории.



Раздельное существование двух групп носителей проводимости (s -, d - и гибридизированные 3 d -элек­троны) со спинами “вверх” и “вниз” позволяет в пер­вом приближении полагать что существуют два независимых канала проводимости для каждой ориен­тации спина. Плотность суммарного тока является суммой J↑тока носителей со спином «вверх» и«вверх » тока носителей со спинами “вниз”. Если токи j↑ и j↓проте­кают через ферромагнитную среду с определенным на­правлением намагниченности, например “вверх”, то сопротивления для первой и второй групп электронов будут различаться.

Источником гигантского магнитосопротивления и является механизм неодинакового рассеяния двух групп электронов, отличающихся ориентацией спинов по отношению к направлению намагниченности рас­сеивающий электроны магнитной структуры. Для реализации этого механизма необходимо, чтобы сред­ние длины свободного пробега l существенно различа­лись для электронов с направлениями спинов “вверх” и “вниз”. Такая ситуация наблюдается в 3 d -ферромаг-нитных металлах, где вследствие обменного расщепле­ния (сдвига) 3d+- и 3 d --зон (см. рис. 1) возникают при Е > Е F различия в плотности незанятых состояний, в которые рассеиваются электроны со спинами “вверх” и “вниз”, что и приводит к зависимости скорости рас­сеяния от направления спина электронов. В результате электроны со спином “вверх” слабо рассеиваются. На­оборот, электроны со спином “вниз” рассеиваются сильнее. Рассеивающими центрами для этих электро­нов являются магнитные неоднородности, дефекты кристаллической решетки, границы зерен, тепловые ко­лебания решетки (фононы). Отношение длин свобод­ного пробега этих двух групп электронов в мультислойных структурах l↓ l↑ = 5–10.

Рассмотрим, например, каким образом возникает гигантское магнитосопротивление в магнитной мультислойной структуре, состоящей из антипараллельно намагниченных магнитных слоев с толщиной порядка 20 А, которые разделены немагнитными слоями (из Cu, Al, Cr и др.) (см. рис. 4.1.2). При магнитном насыще­нии в сильном поле Н> H s намагниченности магнит­ных слоев параллельны. Электроны со спином, парал­лельным намагниченности, слабо рассеиваются во всех слоях и, следовательно, создают большую часть элект­рического тока. Наоборот, электроны со спином, анти­параллельным намагниченности, рассеиваются сильно и вносят меньший по величине вклад в электрический ток. В результате при Н > H s электросопротивление мультислойной структуры будет уменьшено на некото­рую величину относительно сопротивления для случая Н= 0. Действительно, в структуре с антипараллельной ориентацией магнитных моментов слоев электроны проводимости обеих групп встречают при своем дви­жении слои, намагниченные параллельно, и слои, на­магниченные антипараллельно, поэтому электроны при Н= 0 рассеиваются то сильно, то слабо, когда они пересекают последовательные магнитные слои. Следо­вательно, электросопротивление здесь будет выше, чем при Н> H s.

В последние годы было установлено, что в мультислоях значительный вклад в гигантское магнитосопро­тивление вносит также интерференция электронных волн, отраженных от внешних и внутренних границ ин­терфейсов – поверхностей, разделяющих магнитные и немагнитные слои. Эти эффекты наблюдались для двух геометрий: ток в плоскости слоев и ток перпендикуляр­но плоскости слоев. Гигантское магнитосопротивление осциллирует с толщиной слоев вследствие запирания электронов в стенках, образованных потенциальными барьерами на интерфейсах. Средняя длина сво­бодного пробега электронов в интерфейсах оказывает­ся также неодинаковой для различных ориентаций спина (например, λвв ~ 20 Å, а λвн ~ 4 А). Интерфейсы действуют как спиновые фильтры, пропускающие эле­ктроны проводимости только с одной поляризацией. Особенно ярко этот эффект проявляется на интерфей­сах мультислоев Fe/Cr и Co/Cu, что объясняется резо­нансными состояниями в интерфейсах. В последние годы интенсивно развивается теория гигантского маг­нитосопротивления в мультислоях и гранулированных структурах.

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-01-19; просмотров: 231; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 35.171.159.141 (0.003 с.)