Descreva a física de uma estrutura de multicamadas ou de uma junção de tunelamento magnética. De onde vem o efeito de GMR? Descreva o modelo de Jullière para a MR. Demonstre seguinte expressão para a MR
onde
é a condutância a campo nulo e
é a condutância no campo
aplicado,
é a magnetização de saturação), e
é a polarização de spin das bandas de condução, dada por:
Se preferir, mostre que a MR de uma junção de tunelamento depende da polarização das bandas de condução.
Passo 1
O enunciado pede para a gente explicar a física de estruturas magnéticas em multicamadas ou junções de tunelamento, mostrar de onde vem o efeito GMR, descrever o modelo de Jullière para magnetoresistência e demonstrar a expressão
onde
Passo 2
No efeito GMR em multicamadas ferromagnéticas intercaladas por camadas não magnéticas, a corrente se divide em dois canais (spin-up e spin-down) que sofrem espalhamento diferente nas interfaces FM/NM. Quando as camadas são magnetizadas em paralelo, o espalhamento é mínimo em ambos os canais e a resistência baixa; em configuração antiparalela, um canal sofre mais espalhamento e a resistência aumenta. Isso é o GMR.
Passo 3
No modelo de Jullière aplicável a junções de tunelamento magnético, temos duas camadas ferromagnéticas separadas por um isolante fino onde o tunelamento é spin-conservado. Cada eletrodo tem densidades de estados para spin-up
e spin-down
. Definimos a polarização de spin
que mede o desequilíbrio entre os dois canais.
Passo 4
Para calcular as condutâncias, assumimos os eletrodos idênticos e introduzimos a densidade média
Quando o campo é alto e as magnetizações estão saturadas e alinhadas, a condutância paralela é
Em campo zero, com magnetizações desalinhadas (
), assume-se
Para um alinhamento parcial definimos o fator
e substituímos
, obtendo
Passo 5
Aplicando a definição de magnetoresistência
nele entram essas condutâncias e a gente encontra