СПИНОВЫЙ ЭФФЕКТ ХОЛЛА В случае отсутствия магнитного

СПИНОВЫЙ ЭФФЕКТ ХОЛЛА

В случае отсутствия магнитного поля в немагнитных проводниках может наблюдаться отклонение носителей тока с противоположными направлениями спинов в разные стороны перпендикулярно электрическому полю. Это явление получило название спинового эффекта Холла.

Спиновый эффект Холла был давно предсказан теоретиками (Дьяконовым и Перелем в 1971 году) и недавно наблюдался в эксперименте (Лаборатория Дэвида Ошэлэма (Awschalom) Калифорнийский Университет в Санта-Барбаре).

На электроны с противоположным спином действуют силы, отклоняющие их в противоположных направлениях, что приводит к накоплению спинов на краях образца в отсутствие внешнего магнитного поля. Спиновый эффект Холла Эффект Холла

Физический механизм спинового эффекта Холла заключается в зависимости направления рассеяния электронов на неполяризованной мишени от направления спина вследствие спин-орбитального взаимодействия. Спин-орбитальное взаимодействие приводит к тому, что электроны со спином “вверх” рассеиваются влево, а электроны со спином “вниз” – вправо по ходу движения.

Так количество тех и других электронов в парамагнитном материале одинаково, то накопление спиновой поляризации на боковых гранях пластинки не будет сопровождаться накоплением зарядов.

Если теперь соединить боковые грани пластинки вторым проводником, то по нему должен потечь спиновый ток, вызванный неравновесной концентрацией спинов.

Детектирование неравновесной спиновой поляризации проводилось с помощью оптического зонда: сфокусированного луча лазера (размер пятна ~ 1 мкм). Спиновая плотность определялась по углу вращения плоскости поляризации отраженного света вследствие магнитооптического эффекта Керра. При нормальном падении света детектируется составляющая спина перпендикулярная плоскости пластины.

геометрические размеры образца, на котором проводилось наблюдение распределение спиновой плотности в пластинке (вид сверху)

Зависимость угла вращения поляризации света (величина пропорциональная спиновой плотности) от координаты в направлении перпендикулярном току

ЭФФЕКТИВНАЯ ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМАЯ МАГНИТНАЯ ПАМЯТЬ Побочные спиновые токи могут поглощаться смежным магнитным слоем, переключая его полярность. При этом, полярность продолжает сохранять свой знак даже в отсутствии тока, т. е. с помощью СЭХ можно реализовать энергонезависимую память.

В Корнельском университете было установлено, что в металлическом тантале спиновый эффект Холла проявляется по меньшей мере вдвое сильнее, чем в любом другом изученном материале. Это предоставляет экспериментаторам новый метод эффективного манипулирования магнитными моментами. Он во многом предпочтительнее самой распространенной сейчас технологии энергонезависимой магнитной памяти — магнитнотуннельной.

Ученые также конструировали трехконтактный прототип комбинированной магнитной памяти. В нем для записи используется SHE (ток, протекающий через низкоимпедансный материал из слоев тантала и ферромагнита меняет ориентацию наномагнитов), а для считывания — высокоимпедансное магнитнотуннельное соединение.