Вопрос 32 Колоссальное магнитосопротивление в манганитах лантана Гигантское

Вопрос 32 Колоссальное магнитосопротивление в манганитах лантана. Гигантское магнитосопротивление в слоистых системах Fe/Cr/Fe. (c 43 слайда 11 лекции. (тут не всё, а только то что к вопросу))

Манганиты лантана В 1995 г. начался резкий рост научных публикаций, посвященных анализу свойств магнитных полупроводников на базе манганитов лантана с общей формулой La 1 x. Dx. Mn. O 3, где D = Ca, Sr, Ba и др. двухвалентные ионы. Наибольший интерес вызвало явление колоссального магнитосопротивления вблизи комнатной температуры. Такие системы можно использовать для создания высокочувствительные сенсоров, для магнитной записи, считывания и хранения информации. Так в пленках La 0. 67 Ca 0. 33 Mn. O 3 величина относительного отрицательного магнитосопротивления достигает значений 127000 % при 77 К и 1300 % при комнатной температуре в поле 6 Тл, что значительно превышает δH у многослойных магнитных пленок и гранулированных магнитных систем (наибольшее значение у пленок Fe/Cr – 150% при 4. 2 К).

Манганиты лантана La. Mn. O 3 Mn 3+ 3 d 4 S =2 eg La Mn O t 2 g 180 -градусный АФМ обмен через dz 2 по оси z и через dx 2 -y 2 вдоль осей x и y.

Колоссальное магнитосопротивление В манганитах лантана наблюдается отрицательное магнитосопротивление. Обычно его характеризуют относительной величиной: Во многих работах используется нормировка не на сопротивление в поле, а на сопротивление в нулевом поле (обычное магнитосопротивление): Величина Н может на два-три порядка превосходить 0.

Колоссальное магнитосопротивление Типичная особенность магнитосопротивления в манганитах лантана - максимум вблизи ТС. При этой температуре сопротивление наиболее эффективно подавляется магнитным полем. На рисунке показаны сопротивление и магнитосопротивление для монокристалла системы La 1 x. Srx. Mn. O 3, состав x = 0. 15

Колоссальное магнитосопротивление Типичная особенность магнитосопротивления в манганитах лантана - максимум вблизи ТС. При этой температуре сопротивление наиболее эффективно подавляется магнитным полем. На рисунке показаны сопротивление и магнитосопротивление для монокристалла системы La 1 x. Srx. Mn. O 3, состав x = 0. 20

Колоссальное магнитосопротивление Подавление сопротивления магнитным полем вызвано тем, что сильное магнитное поле переводит весь объем вещества в ферромагнитное состояние. Рассеяние по спиновой компоненте исчезает и проводимость возрастает. Пока поле невелико, оно также «помогает» ФМ каплям: размеры капель увеличиваются (может начаться протекание) и магнитные моменты соседних капель ориентируются по полю. Возможность управления физическим свойствами манганитов лантана при помощи температуры, магнитного поля, состава вещества или давления, а также близкие к комнатной температуре значения ТС (при которых система максимально чувствительна к внешним воздействиям) делает эти объекты прекрасным материалом для современной микроэлектроники, особенно для нового направления в ней – спинтроники.

Гигантское магнитосопротивление Подавление сопротивления магнитным полем за счет уменьшения рассеяния электронов по спиновой компоненте в слоистых ФМ называется гигантским магнитосопротивлением. Антипараллельная ориентация соседних ФМ слоев – электроны со спинами «вправо» и «влево» сильно рассеиваются в «параллельном» слое. Параллельная ориентация соседних ФМ слоев – электроны со спинами «вправо» сильно рассеиваются, электроны со спинами «влево» движутся с минимальным сопротивлением.

Гигантское магнитосопротивление Система Fe/Cr является магнитной многослойной структурой, в которой под действием внешнего магнитного поля Н возможно переключение взаимных ориентаций намагниченностей в соседних магнитных слоях от антипараллельной к параллельной. ГМС 80% – 150%

Гигантское магнитосопротивление За открытие гигантского магнетосопротивления в слоистых ФМ (1988) Петер Грюнберг и Альбер Ферт были удостоены Нобелевской премии по физике в 2007 году

Спинтроника С 1990 г. после открытия эффекта ГМС, тунелльного МС и объяснения спинполяризованного токопереноса началось развитие нового направления в микроэлектронике – спинтроники. Традиционная электроника использует только действие электрических полей на заряд электрона, традиционная магнитная запись использует наличие спина у электрона только применительно к макроскопической намагниченности. Спинтроника использует и заряд, и спин: например, влияние спина на подвижность электрона в ФМ металлах и пр. Сейчас созданы спиновые «вентили» на базе ФМ сандвичей. Они используются в качестве считывающих головок жестких дисков, что привело к увеличению плотности записи информации и созданию накопителей до 1 Терабайт, легких жестких дисков, новой концепции оперативной магнитной памяти и т. д.