Магнитосопротивление наногетероструктур различной геометрии

• Автор: Жуков, Илья Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 87 с. : ил.

С одержание

Глава 1 Литературный обзор

1.0.1 Спинтроника

1.1 Эффект гигантского магнитосопротивления (ГМС)

1.1.1 Открытие эффекта ГМС

1.1.2 С1Р и СРР геометрия

1.1.3 Спин-вентильные структуры

1.1.4 Обзор теоретических работ

1.1.5 Ламинированные структуры

1.1.6 Применение

1.2 Инжекция спин-поляризованного тока в полупроводник

1.2.1 Инжекция спин-поляризованного тока
1.2.2 Способы инжекции
1.2.3 Использование ферромагнетиков
1.2.4 Эксперименты с инжекцией из ферромагнетика в полупроводник
1.2.5 Проблема несовместимости сопротивлений металла
и полупроводника
1.2.6 Использование барьера Шоттки
Глава 2 Методика расчета
2.1 Модель
2.1.1 Когерентный потенциал
2.2 Вычисление проводимости
2.2.1 Расчет функций Грина для многослойной системы
2.2.2 Формула Кубо для нелокальной проводимости

2.3 Вершинная поправка
2.3.1 Общее уравнение для вершинной поправки
2.3.2 Введение эффективного поля
2.4 Вычисление проводимости при наличии рассеяния с переворотом спина на интерфейсках
2.4.1 Вершинная поправка на одном интерфейсе
2.4.2 Проводимость и вершинная поправка на интерфейсе
Глава 3 Гигантское магнетосопротивление (ГМС)
3.1 Отражение от барьера
3.1.1 Одинаковый квазиимпульс Ферми электронов в различных слоях многослойной структуры
3.1.2 Учет конечных размеров многослойки
3.1.3 Отражение электронов от потенциального барьера
3.2 Ламинированные структуры
3.2.1 Методика расчета
3.2.2 Обсуждение результатов
Глава 4 Инжекция спин-поляризованного тока в
полупроводник
4.1 Барьер Шоттки
4.2 Методика расчета
4.3 Обсуждение результатов
Заключение
Приложение А

Бурное развитие в области нанотехнологий привело к созданию новой области в физике твердого тела - спинтроники, основная идея которой состоит в том, чтобы использовать не только заряд электрона, но его спин. Наличие такой дополнительной «степени свободы», а также возможность управлять устройствами спинтроники с помощью внешнего магнитного поля, может позволить подобным устройствам расширить функциональные возможности уже существующих и будущих устройств микроэлектроники.
Спинтроника имеет хорошие перспективы в таких областях как запись и считывание информации, создание магнитной памяти. Более того, открываются фантастические возможности в новых областях физики, а именно, в квантовых вычислениях и для квантовой передачи информации [1, 2].
Основой для создания элементов спинтроники являются - эффект гигантского магнитосопротивления (ГМС), наблюдающийся в слоистых структурах, в которых магнитные слои (Ге, Со, N1 и др.) разделены немагнитными металлическими слоями (например Си, С г). Эффект магнитосопротивления заключается в изменении электрического сопротивления образцов во внешнем магнитном поле. Физической основой ГМС является спин-зависящее рассеяние электронов проводимости в объеме ферромагнитного материала и на поверхности раздела слоев (интерфейсе).

в ноль. Получаем систему уравнений:
Е Е2
71 72’
^2 е2^ {-§^е~М2Ь + и*-**} = 0 г < 0,

, = о 2<о. (3.12)

^2 е~М2г { ~^е~ига + и1 + иАе~М1а = о г > О,

^2е“22 {иве-и2Ь - ^-е"2*6} = О * > 0.
Приближенным решением этой системы будет следующее:
иА = ив = (3.13)

их = 0. (3.14)
На рис. 3.2 приведены зависимости тока от координаты г в много-слойке: а) - ток вычислен без учета скачков эффективного потенциала иА и 1]в на границах многослойки, вычисленных по формуле (3.13); Ь) - с их учетом. Из рисунка видно, что учет этих скачков в значительной степени улучшает выполнение условия постоянства тока вдоль образца, в том смысле, что ток почти не зависит от координаты и. Также можно сделать вывод, что для тонких многослойных структур (~ 100А) необходимо учитывать граничные эффекты.
3.1.3 Отражение электронов от потенциального барьера
Рассмотрим теперь двухслойный образец, состоящий из двух ферромагнитных металлов с антипараллельным направлением их намагниченности (спиновый вентиль) контактирующих в точке и=0. Будем пола-