Эффект Ханле в нелокальном спиновом клапане
Руководитель
Характер работы
Теоретический и экспериментальный.
Описание
Спиновый клапан, или туннельный магнитный контакт, представляет собой два однородных ферромагнитных слоя, разделённых тонкой туннельно-прозрачной диэлектрической прослойкой. Известно, например, что сопротивление такой системы зависит от взаимной ориентации намагниченностей ферромагнетиков. На этом явлении основаны датчики магнитного поля, которые с 2009 года используются в считывающих головках жёстких дисков. Разновидностью спинового клапана является нелокальный спиновый клапан, в котором используются не ферромагнитные слои, а планарно разнесённые латерально ограниченные магнитные системы (обычно полосы), соединённые проволокой из немагнинтого проводящего материала. Длина соединяюей магнитные берега полосы должна при этом быть меньше длины релаксации спина электронов проводимости. Поэтому в качестве немагнитного материала используются такие металлы, как медь или алюминий, в которых характерные длины релаксации спина составляют сотни нанометров, либо полупроводники, где соответствующие длины могут достигать микрон и десятков микрон. Эффект Ханле в данных структурах заключается в том, что при пропускании тока между немагнитной проволокой и одним из магнитных берегов, между другим магнитным берегом и проволокой возникает напряжение, которое зависит от приложенного к системе магнитного поля. Это связано с тем, что электроны проводимости диффундируют от одного магнитного берега к другому, а их спин при этом прецессирует во внешнем магнитном поле. Если же намагниченности берегов и магнитное поле образуют некомпланарную тройку, эффект Ханле приобретает невзаимный характер, т. е. при смене местами источника и приёмника напряжение будет менять знак. Это связано с некоммутативностью спиновой алгебры для электронов проводимости как частиц со спином 1/2: важно, какой из ферромагнетиков является источником спина, а какой приёмником. Экспериментально это должно проявляться в нечётной по магнитному полю зависимости напряжения в эффекте Ханле. В рамках данной работы студенту предлагается провести расчёт эффекта Ханле в нелокальном спиновом клапане, состоящем из двух непараллельных магнитных полос, соединённых несколькими немагнитными каналами разной длины. Также возможно участие в эксперименте по измерению эффекта Ханле в нелокальном спиновом клапане с неколлинеарно ориентированными намагниченностями берегов, изготовленном на основе антимонида индия.
Контакты
ИФМ РАН к. 121, т. 417-94-88, eugenk@ipmras.ru
