Теория транспортных свойств реальных многослойных систем

• Автор: Журавлев, Михаил Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 191 с. : ил.

Глава 1 Построение одноэлектронных функций
Грина слоистых систем
§1.1 Одноэлектронная функция Грина многослойной
системы с неколлинеарной намагниченностью
§ 1.2 Одноэлектронная функция Г рина
сегментированного нанопровода
§ 1.3 Одноэлектронная волновая функция пинхола
Приложение к Главе
Выводы к Главе
Глава 2. Транспортные свойства сегментированных магнитных нанопроводов
§ 2.1 Размерный эффект в нанопроводе с
магнитно-неоднородной поверхностью
§ 2.2 Спиновая блокада в магнитном
сегментированном нанопроводе
§ 2.3 Сопротивление туннельного барьера с пинхолом
Выводы к Главе
Глава 3. Влияние примесей на межслойное обменное взаимодействие в магнитных многослойных системах
§ 3.1 Волновая функция идеальной трехслойной системы
§ 3.2 Волновя функция трехслойной системы
с примесью в барьере
§ 3.3 Расчет спинового тока
§ 3.4 Результаты расчета константы межслойного обменного взаимодействия. Сравнение с экспериментом
§ 3.5 Первопринципные расчеты константы межслойного
Обменного взаимодействия
Выводы к Главе
Глава 4. Эффект гигантского электросопротивления в многослойных структурах с сегнетоэлектрическими слоями
§ 4.1 Потенциальный профиль в многослойной системе с
сегнетоэлектрическим слоем
§ 4.2 Изменение сопротивления многослойной системы
при переключении поляризации сегнетоэлектрика
§ 4.3 Магнетосопротивлепие в многослойных
структурах с сегнетоэлектрическими слоями
Выводы к Главе
Выводы
Список литературы

Актуальность проблемы. Магнитные многослойные наносистемы интенсивно исследуются в последние пятнадцать лет как объекты уже нашедшие применение в микроэлектронике и обещающие еще большие и разнообразные приложения. Эти приложения, к которым относятся энергонезависимые запоминающие устройства, сенсоры,
полупроводниковые схемы, связаны, прежде всего, с их магнитными и транспортными свойствами, которые в многослойных наносистемах существенно отличаются от свойств однородных систем макроразмеров. Таким образом, помимо прикладного интереса магнитные многослойные системы представляют несомненный интерес с точки зрения анализа механизмов проводимости и механизмов межслойного обмена в магнитных наноструктурах. Под «наноструктурами» здесь понимаются как многослойные системы, толщина слоев которых может составлять от нескольких ангстрем до нескольких нанометров, так и системы, чьи поперечные размеры укладываются в эти границы.
Реальные многослойные системы, как правило, нельзя описать как идеальные слои, где электрон движется в прямоугольном потенциале. Проводимость реальных систем определяется множеством факторов -такими, как примеси, неидеальность межслойных и внешних границ, детали потенциального профиля, квантование движения электронов в определенных направлениях в случае наносистем, поверхностные состояния на межслойных границах. После того, как в общих чертах был описан зависящий от спина электронный транспорт в «идеальных» трехслойных системах, началось исследование магнитных многослойных систем с учетом перечисленных выше факторов.
Теоретические исследования и эксперименты показывают, что вышеперечисленные факторы приводят к новым эффектам в магнитных

Ф{3))Т (г)Е3)(Т (с) А}31)аЕ?)а (-г')Ф(,,) (У) -Ф^2)Г (/-)[.£/(2)сг (с)^/21)ст + (-с)^/21>ст )Ф,(1) (/-’ )]^(Л>(2> - г)
Ф®7 (г)К0)аЕ3)°(с)43^Е^(-г')Ф/(1) (г')в(в(2) -г)
Фр)7 (г)К(2)а [е2)с (с)421)<т - Е2)а{-с)ВЩа ]£}1)<т (-г')Ф(Х)(г' )]б>(д(2) - г)
(1.62)
получим систему матричных уравнений ' ИгМ&^ЮА}21* + Е^(-с)В^)=Е^(с)А^
(1.63)
К(2^[е4°(с)421)°-Е2)°(-с)ВП)°]= 1ГКт°Е4°(с)431)°
Системы уравнений (61), (63) вместе позволяют найти неизвестные матрицы коэффициентов Ап)а, В2Х) А?1)а, Ап)а.
Прежде, чем решать уравнения (1.61), (1.63) сделаем несколько замечаний. Бесконечные матрицы - коэффициенты уравнений представляют собой операторы, в том числе - неограниченные, действующие в пространстве последовательностей 12. Обращение подобных операторов -нетривиальная задача, которая должна исследоваться методами функционального анализа. Анализ обратимости операторов, встречающихся в рассматриваемой задаче, может быть проведен подобно анализу задачи о дифракции волн в волноводе [50]. В [48, 49] похожие системы уравнений решались для волновой функции сегментированного нанопровода без анализа свойств соответствующих операторов.
В Приложении приведено доказательство обратимости соответствующих матриц для провода, состоящего из двух сегментов. Прежде всего, заметим, что из-за неравенства радиусов сегментов мы можем