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。

本研究旨在阐明微磁器件的磁输运特性，并为具有新功能的器件建立设计指南。然而，微小磁性材料的磁结构尚未完全了解，微小系统中不可忽视的磁化涨落对输运性质的影响尚未明确。在这项研究中，我们阐明了电传导如何随着系统磁结构的变化而变化。特别是，我们研究了铁磁金属线和氧化锰多晶中的磁阻效应。考虑由引线/局域自旋系统/引线组成的一维系统，我们量子地处理传导电子和局域自旋之间的铁磁相互作用，并利用线性响应理论来研究自旋依赖性的输运性质。通过量子地处理这种相互作用，可以将超出平均场近似范围的局部自旋涨落的影响纳入考虑，并且还可以了解传导电子如何在改变系统磁状态的同时进行传播。计算结果表明，磁阻效应随着外加磁场的增大而增大。这是因为磁场改变了局域自旋系统的磁状态，形成了自旋向上的电子容易传输，而自旋向下的电子难以传输的状态。研究还表明，小磁场下磁阻效应的快速变化是由于引线的磁化方向从反平行变为平行所致。此外，研究表明，传导电子与局域自旋之间相互作用引起的自旋翻转散射会抑制磁阻效应。