Efekty galwanomagnetyczne T Stobiecki Katedra Elektroniki AGH 5

Efekty galwanomagnetyczne T. Stobiecki, Katedra Elektroniki AGH 5 wykład 8. 11. 2004

Magnetorezystancja Anizotropowa Magnetorezystancja AMR origin spin – orbit coupling ( 1960) Gigantyczna Magnetorezystancja GMR 1986 – oscillatory interlayer exchange coupling in Fe/Cr/Fe multilayers P. Grünberg et al. Phys Rev. Lett. 57 (1986), 2442 1988 – GMR in Fe/Cr/Fe multilayers M. N. Baibich, . . . , A. Fert, . . et. al. Phys Rev. Lett. 61 (1988), 2472

• Prawo Ohma E = rj • zjawiska galwanomagnetyczne: tensor rezystywności zależy od pola magnetycznego • część symetryczna (np. magnetoopór) • część antysymetryczna (np. Efekt Halla)

• Prawo Ohma dla efektów galwanomagnetycznych m = M / |M| mx = sinq cosf my = sinq sinf mz = cosf, • magnetorezystancja (przyrost rezystancji): r = r - r

• Efekty galwanomagnetyczne w płaszczyźnie cienkiej warstwy magnetycznej • podłużny efekt magnetorezystancyjny • Ex = r jx + (r - r )jx cos 2 f. • poprzeczny efekt magnetorezystancyjny

• Kątowa zależność podłużnego efektu magnetorezystancyjnego (AMR) U = R i U = R i

• Polowa zależność podłużnego efektu magnetorezystancyjnego (AMR) • przemagnesowanie wzdłuż osi trudnej (model jednodomenowy): • jeżeli i || H to q =f więc

Układy wielowarstwowe ferromagnetyk nie-ferromagnetyk małe pole duże pole

Układy wielowarstwowe • Antyrównoległą orientacje magnetyzacji uzyskujemy dzięki Interlayer Exchange Coupling (IEC) • IEC – oddziaływanie za pośrednictwem elektronów przewodnictwa nieferromagnetycznej przekładki

IEC

IEC vs. Magnetoresistivity

Układy wielowarstwowe Własności IEC: • Amplituda oscylacji maleje z grubością przekładki • Okres oscylacji ( [nm]!!! ) zależy od pasmowej i krystalicznej struktury materiału przekładki • Energia IEC zależy również od materiałów użytych jako warstwy F oraz przekładka • Pole nasycenia zależy od stałej sprzężenia

• Przemagnesowanie warstw sprzężonych magnetycznie • z modelu jednodomenowego wynika, że jeśli J<0 to:

Spinowa polaryzacja ferromagnetyka Energia Magnetyzacja EF d d d Gęstość stanów s Spin s s

Spinowo zależne przewodnictwo elektryczne Analogia do równoległego połączenia dwóch rezystancji M I R duże M I R małe

• Polowa zależność gigantycznej magnetorezystancji • GMR jest tylko w układach wielowarstwowych, zależy od różnicy kątów namagnesowań

Oprócz wielkości GMR znaczenie ma również kształt charakterystyki R(H) oraz wartość pola nasycenia! M(H) – liniowa R(H) - paraboliczna

• GMR jest izotropowy względem kierunku prądu

Podsumowanie • Anizotropowa magnetorezystancja AMR zależy od kąta pomiędzy wektorem namagnesowania a kierunkiem prądu. • Gigantyczna magnetorezystancja GMR zależy od różnicy kątów wektorów namagnesowań warstw magnetycznych odseparowanych przekładką. • Każdy efekt galwanomagnetyczny zależy od sposobu przemagnesowania warstwy.