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地道磁電阻(TMR)效應的物懂得釋 - 磁傳感器常識 - 傳感器常識庫
磁傳感器常識

地道磁電阻(TMR)效應的物懂得釋

宣布日期:2012年01月30日    閱讀次數:22966

在磁地道結(MTJ s)中,TMR效應的產生機理是自旋相干的隧穿效應。MTJ s的普通布局為鐵磁層 /非磁絕緣層 / 鐵磁層( FM / I/FM)的三明治布局。飽和磁化時,兩鐵磁層的磁化標的目的相互平行,而凡是兩鐵磁層的矯頑力差別,是以反向磁化時,矯頑力小的鐵磁層磁化矢量起首翻轉,使得兩鐵磁層的磁化標的目的變成反平行。電子從一個磁性層隧穿到另外一個磁性層的隧穿概率與兩磁性層的磁化標的目的有關。

        auto_1430           

                   (a) 兩鐵磁層平行擺列                                   (b) 兩鐵磁層反平行擺列

如圖1所示,若兩層磁化標的目的相互平行,則在一個磁性層中,大都自旋子帶的電子將進入另外一磁性層中大都自旋子帶的空態,大都自旋子帶的電子也將進入另外一磁性層中大都自旋子帶的空態,總的隧穿電流較大;若兩磁性層的磁化標的目的反平行,環境則恰好相反,即在一個磁性層中,大都自旋子帶的電子將進入另外一磁性層中大都自旋子帶的空態,而大都自旋子帶的電子也將進入另外一磁性層中大都自旋子帶的空態,這類狀況的隧穿電流比擬小。是以,隧穿電導跟著兩鐵磁層磁化標的目的的轉變而變更,磁化矢量平行時的電導高于反平行時的電導。經由過程施加外磁場能夠轉變兩鐵磁層的磁化標的目的,從而使得隧穿電阻產生變更,致使TMR效應的呈現。MTJ s中兩鐵磁層電極的自旋極化率界說為:

                                              1                                                  (1)

式中N↑和N↓別離為鐵磁金屬費米面處自旋向上和自旋向下電子的態密度。

由Julliere模子能夠獲得

            2                                        (2)

            3                                (3)

式中RP、RA 別離為兩鐵磁層磁化標的目的平行和反平行時的隧穿電阻, P, P2 別離為兩鐵磁層電極的自旋極化率。明顯,若是P1 和P2 均不為零,則MTJ s中存在TMR效應, 且兩鐵磁層電極的自旋極化率越大,TMR值也越高。

在文獻報道中,差別的學者對TMR值的界說差別,有的學者接納( 2)式的界說,但比來幾年,大局部學者都接納(3)式的界說。

 

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