В магнитных металлах переходных элементов и их сплавов электронный транспорт существенно зависит от направления спинов носителей. Спины с ориентацией вдоль полного спина ферромагнетика из-за обменного взаимодействия имеют энергетический сдвиг уровней вниз по сравнению с электронами противоположной поляризации спина. Поэтому различают мажорные (параллельные спины) и минорные носители. Этот энергетический сдвиг обменной природы в магнитных металлах ответственен за образование коллективизированного магнетизма электронов – зонная модель магнетизма Стонера. Возникновение продольного ГМС существенно связано с различием в характере изменения неравновесных функций распределения электронов с различающейся проекцией спина на ось квантования — для мажорных и минорных электронов, в поперечном направлении. Это изменение различается для параллельной и антипараллельной ориентации намагниченностей соседних слоев. При этом различие распределений тем сильнее, чем сильнее различие в характере рассеяния спинов на граничащих поверхностях для разных ориентаций спина, т.е. спин-зависимое рассеяние для минорных и мажорных электронов. В конечном итоге получается различный характер общего сопротивления структуры параллельно соединенных слоев, как это схематически показано на рис. 5.
Рис. 5 Схема возникновения продольного ГМС
В случае поперечного ГМС общий ток протекания складывается из токов мажорных и минорных носителей в граничащих слоях 
, которые пропорциональны соответствующим проводимостям . На границе интерфейсов слоев различие в проводимостях и плотностях состояний для мажорных и минорных электронов приводит к возникновению эффекта накопления спинов – спиновой аккумуляции. Этот эффект в конечном итоге ответственен за дополнительное падение напряжения в пределах спин-диффузионной длины вблизи граничащей поверхности магнитного материала, а следовательно, и за дополнительное сопротивление, которое различается для параллельной, либо антипараллельной ориентации соседних магнитных слоев. Различие в плотностях заполненнных энергетических уровней для мажорных и минорных электронов ответственно за туннельный эффект ГМС. Если заполнена только подзона мажорных электронов, то трехслойная магнитопленочная структура представляет собой идеальный спиновый вентиль, как показано на рис.6.
Загрузка...
