磁性細線および磁性体ドットにおける磁気構造と輸送特性の理論的研究

磁线和磁点中磁性结构和输运特性的理论研究

基本信息

批准号：
12750014
负责人：
伊藤博介
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,微小磁性デバイスの磁気的な輸送特性を解明し,新機能デバイスの設計指針を構築しようとするものである。しかしながら,微小な磁性体の磁気構造は十分には理解されていないし,また微小な系では無視することのできない磁化揺らぎが輸送特性に与える影響も明らかにはされていない。そこで本研究では,系の磁気構造の変化とともに電気伝導がどのように変化するのかを明らかにする。特に,強磁性金属細線やMn酸化物多結晶での磁気抵抗効果について調べる。リード線/局在スピン系/リード線からなる一次元の系を考え,伝導電子と局在スピン間に働く強磁牲的な相互作用を量子的に取り扱い,線形応答理論を用いてスピンに依存する輸送特性の計算を行った。この相互作用を量子的に取り扱うことにより,局在スピンの揺らぎの効果を平均場近似の範囲を超えて取り入れることができ,また伝導電子が系の磁気状態を変化させながら伝播していく様子を記述することが可能となった。計算の結果,印加する磁場の増加に伴い磁気抵抗効果は増加することが示された。これは,磁場によって局在スピン系の磁気状態が変化することにより,上向きスピンを持つ電子は透過しやすく,下向きスピンを持つ電子は透過しにくい状態が実現しているためである。また,微小な磁場での急激な磁気抵抗効果の変化は,リード線の磁化の向きの配列が反平行から平行に変化したためであることが示された。さらに,伝導電子と局在スピン間に働く相互作用から生じるスピン・フリップ散乱によって磁気抵抗効果が抑制されることも明らかとなった。

这项研究旨在阐明微磁性设备的磁运输特性，并为新功能设备构建设计指南。但是，尚未完全了解小磁性材料的磁性结构，并且尚未阐明在小系统中无法忽略的磁化波动的影响。因此，这项研究将阐明电导传导如何随系统磁性结构的变化而变化。特别是，我们研究了Mn氧化物的铁磁金属线和多晶的磁化效应。考虑了一个由铅线/局部自旋系统/铅线组成的一维系统，对传导电子和局部旋转之间作用的铁磁相互作用进行了量子处理，并使用线性响应理论计算了自旋依赖性的传输特性。通过处理这种相互作用量子，可以在平均场近似之外采用局部旋转中波动的影响，并且可以描述导电电子在更改系统磁态时如何传播的。计算表明，磁化效应随着磁场的增加而增加。这是因为由于磁场而导致的局部旋转系统的磁态变化，使其更容易通过向上旋转的电子通过，而具有向下旋转的电子则更难。还表明，小磁场中的磁化效应的突然变化是由于铅线的磁化方向的排列引起的，从对抗平行到平行。此外，已经揭示了磁阻的效应受到导致电子和局部自旋之间作用的相互作用而产生的自旋翻转散射。