Nagroda Nobla 2007 efekt GMR

Podobne dokumenty
Laureaci Nagrody Nobla z fizyki w 2007 r.

Badanie czujników pola magnetycznego wykorzystujących zjawisko gigantycznego magnetooporu


Zjawisko magnetooporu

Metody pomiarowe spinowego efektu Halla w nanourządzeniach elektroniki spinowej

MATERIAŁY XXXVI ZJAZDU FIZYKÓW POLSKICH TORUŃ 2001 WYKŁADY PLENARNE. Spin w elektronice. Józef Barnaś

Własności transportowe niejednorodnych nanodrutów półprzewodnikowych

Elektronika spinowa i główne kierunki jej rozwoju

Dynamika w magnetycznych złączach tunelowych

Siła magnetyczna działająca na przewodnik

Podstawy Mikroelektroniki

Indukowana prądem dynamika momentu magnetycznego w złączach tunelowych

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

Lecture 2. Spin depend electron transport: AMR, GMR

Szum w urzadzeniu półprzewodnikowym przeszkoda czy szansa?

Od fal spinowych do gigantycznego magnetooporu (GMR) i dalej

Spektroskopia mionów w badaniach wybranych materiałów magnetycznych. Piotr M. Zieliński NZ35 IFJ PAN

Fizyka silnie skorelowanych elektronów na przykładzie międzymetalicznych związków ceru

Przegląd Elektrotechniczny

Właściwości defektów punktowych w stopach Fe-Cr-Ni z pierwszych zasad

Układ SI. Nazwa Symbol Uwagi. Odległość jaką pokonujeświatło w próżni w czasie 1/ s

Teoria Orbitali Molekularnych. tworzenie wiązań chemicznych

SPINTRONIKA. Przyszłość i prawie teraźniejszość

Czy warto jeszcze badad efekt magnetokaloryczny? O nowym kierunku prac nad magnetycznym chłodzeniem

Ferromagnetyczne materiały dla kontrolowanego pozycjonowania ścian domenowych

Domieszki w półprzewodnikach

Nanourządzenia elektroniki spinowej: magnetyczne złącza tunelowe, spintorque

Rewolucja informatyczna od wewnątrz

Rola oddziaływania spin-orbita w niskowymiarowych strukturach półprzewodnikowych. Paweł Wójcik

Nadprzewodnictwo w nanostrukturach metalicznych Paweł Wójcik Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej, AGH

Domieszki w półprzewodnikach

Nierównowagowe kondensaty polarytonów ekscytonowych z gigantycznym rozszczepieniem Zeemana w mikrownękach półprzewodnikowych

Spintronika i jej zastosowania pomiarowe w konstrukcji czujników

Henryk Szymczak Instytut Fizyki PAN

Przyszłość i prawie teraźniejszość ZWYKŁA ELEKTRONIKA

Efekt Kondo na kropce kwantowej

Układy cienkowarstwowe o prostopadłej anizotropii magnetycznej sterowalnej polem elektrycznym

Technologie plazmowe. Paweł Strzyżewski. Instytut Problemów Jądrowych im. Andrzeja Sołtana Zakład PV Fizyki i Technologii Plazmy Otwock-Świerk

TERMODYNAMIKA MODELU FALICOVA KIMBALLA SYMULACJE MONTE CARLO

Prof. dr hab. Tomasz Stobiecki Kraków, Recenzja. pracy doktorskiej mgr inż. Kingi Aleksandry Lasek

PLAN STUDIÓW. efekty kształcenia

Mody sprzężone plazmon-fonon w silnych polach magnetycznych

Wykłady 10: Kryształy fotoniczne, fale Blocha, fotoniczna przerwa wzbroniona, zwierciadła Bragga i odbicie omnidirectional

Operacje na spinie pojedynczego elektronu w zastosowaniu do budowy bramek logicznych komputera kwantowego

Kwant przewodnictwa. Pola. Studnia trójkątna Metoda przybliżona WKB (Wentzel Krammers Brillouin) dla potencjału wolnozmiennego

Nanofizyka co wiemy, a czego jeszcze szukamy?

Termodynamika i właściwości fizyczne stopów - zastosowanie w przemyśle

Model Sommerfelda elektrony w pudle

GMR multilayer system and its investigation. Konstanty Marszalek AGH University of Science &Technology

Wpływ efektów interferencyjnych i korelacji kulombowskich na transport elektronowy przez układy kropek kwantowych. Piotr Trocha

Voter model on Sierpiński fractals Model głosujący na fraktalach Sierpińskiego

Mody sprzęŝone plazmon-fonon w silnych polach magnetycznych

Nanostruktury i nanotechnologie

Spintronika teraz i tu

Nanotechnologia. Nanotechnologia: gdzie jesteśmy i gdzie idziemy. Tomasz Dietl

Najgorętsze krople materii wytworzone na LHC

Rysunek 1: Schemat doświadczenia Sterna-Gerlacha. Rysunek 2: Schemat doświadczenia Sterna-Gerlacha w różnych rzutach przestrzennych.

Podstawy informatyki kwantowej

Natężenie prądu elektrycznego

Układ okresowy. Przewidywania teorii kwantowej

Investigation of the coexistence of superconductivity and magnetism in substituted EuFe 2 As 2. Lan Maria Tran

SPM Scanning Probe Microscopy Mikroskopia skanującej sondy STM Scanning Tunneling Microscopy Skaningowa mikroskopia tunelowa AFM Atomic Force

S r Spin wewnętrzny moment pędu (kręt) cząstki kwantowej. m s magnetyczna spinowa liczba kwantowa. Spin to kręt wewnętrzny (kwantowy)

Reakcje jądrowe. X 1 + X 2 Y 1 + Y b 1 + b 2

Fizyka Materii Skondensowanej.

) (*#)$+$$ poniedziałki 13:30-15:00 wtorki 12:00-14:00 pitek 8:30-10:00

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Few-fermion thermometry

WŁASNOŚCI CIAŁ STAŁYCH I CIECZY

Badanie uporządkowania magnetycznego w ultracienkich warstwach kobaltu w pobliżu reorientacji spinowej.

Badanie słabych przemian fazowych pierwszego rodzaju w eksperymencie komputerowym dla trójwymiarowego modelu Ashkina-Tellera

Właściwości chemiczne i fizyczne pierwiastków powtarzają się w pewnym cyklu (zebrane w grupy 2, 8, 8, 18, 18, 32 pierwiastków).

Magdalena Fitta. Zakład Materiałów Magnetycznych i Nanostruktur NZ34

Samoorganizujące się nanokompozyty na bazie metali przejściowych w GaN i ZnO

Rezonansowe jądrowego rozpraszanie promieniowania synchrotronowego czyli: Druga młodość efektu Mössbauera

Magnetyczny Rezonans Jądrowy (NMR)

Informatyka kwantowa i jej fizyczne podstawy Rezonans spinowy, bramki dwu-kubitowe

Oddziaływania w magnetykach

Materiały magnetycznie miękkie i ich zastosowanie w zmiennych polach magnetycznych. Jacek Mostowicz

Wykład 12 V = 4 km/s E 0 =.08 e V e = = 1 Å

Rekapitulacja. Detekcja światła. Rekapitulacja. Rekapitulacja

Autoreferat. 2. Dyplomy i stopnie: magistra inżyniera, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława 1998 Staszica w Krakowie

Fizyka Fizyka eksperymentalna cząstek cząstek (hadronów w i i leptonów) Eksperymentalne badanie badanie koherencji koherencji kwantowej

Antoni Paja Zakład Fizyki Ciała Stałego Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

Recenzja rozprawy doktorskiej mgr. Dariusza Żebrowskiego pt. Elektrostatyczne kropki kwantowe w strukturach grafenowych

Poznań, 11 sierpnia 2014 r.

Zakład Fizyki Powierzchni i Nanostruktur Instytut Fizyki. Prof. dr hab. Mieczysław Jałochowski Lublin, 07 września 2014 r.

Spintronika fotonika: analogie

Hyperfine interactions and magnetic properties of La 0.67 Ca 0.33 Mn 1-x. Fe x O 3 with x=0.1 and 0.15

Właściwości tranzystora MOSFET jako przyrządu (klucza) mocy

Fizyka powierzchni. Dr Piotr Sitarek. Katedra Fizyki Doświadczalnej, Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Politechnika Wrocławska

Układ okresowy. Przewidywania teorii kwantowej

Repeta z wykładu nr 5. Detekcja światła. Plan na dzisiaj. Złącze p-n. złącze p-n

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Zjawiska fizyczne wykorzystywane w czujnikach i nastawnikach urządze. dzeń mechatronicznych

Nadprzewodnictwo w materiałach konwencjonalnych i topologicznych

Ciała stałe. Literatura: Halliday, Resnick, Walker, t. 5, rozdz. 42 Orear, t. 2, rozdz. 28 Young, Friedman, rozdz

IX. DIODY PÓŁPRZEWODNIKOWE Janusz Adamowski

Model elektronów swobodnych w metalu

ZASADY ZALICZANIA PRZEDMIOTU:

Transkrypt:

Nagroda Nobla 2007 efekt GMR Wykład wygłoszony na AGH przez prof. Józefa Barnasia z Uniwersytetu im. A. Mickiewicza z Poznania w styczniu 2008. Prof. J. Barnaś jest współautorem wielu wspólnych publikacji z laureatami.

J Barnaś, Wydział Fizyki UAM w Poznaniu Gigantyczny magnetoopór: Nagroda Nobla 2007 dla Alberta Ferta i Petera Grunberga "for the discovery of Giant Magnetoresistance" Peter Grunberg Research Center Julich Albert Fert, Universite Paris Sud, CNRS/Thales http://motls.blogspot.com/2007/10/physics-nobel-prize-2007.html

http://www.reuters.com/news/pictures/articleslideshow?articleid=us L0923590220071009&start=1

http://www.reuters.com/news/pictures/articleslideshow?articleid=us L0923590220071009&start=1

Physics of Magnetism, Poznań 2005

Struktury warstwowe Fe/Cr (P. Grunberg & A. Fert) Fe Cr Fe Cr Fe From A Fert H>H s H=0

Fe/Cr/Fe Fe/Au/Fe J Barnaś & P Grunberg, JMMM 1990

Oscylacje oddziaływania wymiennego z grubością warstwy niemagnetycznej (Fe/Cr) AF AF F F S. S. P. Parkin, et al, Phys. Rev. Lett. 64, 2304 (1990)

W strukturach metali przejściowych występują najczęściej dwa periody: krótki (około dwóch płaszczyzn atomowych) i długi (rzędu 5-10 płaszczyzn)

Current flowing in the film plane (CIP)

Current flowing in the film plane (CIP)

Physical mechanism of GMR P Dwa dobrze zdefiniowane kanały spinowe Silna zależność od spinu parametrów transportowych ρ ± = 2ρ *(1 m β E F ) ρ 1 σ = nσ e 2 τ m σ σ AP DOS E 1 τ σ ~ V 2 σ Nσ ( E F ) Prąd ładunkowy związany jest z prądem spinowym J = s ( J J ) / + e

Właściwości CIP GMR 1. GMR spada eksponencjalnie z rosnącą grubością niemagnetycznej warstwy, z średnią drogą swobodną jako charakterystyczną długością zaniku 2 Zależność od grubości warstw magnetycznych jest bardziej złożona - z maksimum przy pewnej grubości. 3. GMR rośnie z liczbą warstw w układzie (do łącznej grubości porównywalnej z długością dyfuzji spinu) 4. Defekty strukturalne typu bulk i na granicach dają wkład do GMR 5. Oddziaływanie wymienne nie jest konieczne do wystąpienia efektu. 6. Amplituda (maksimum) efektu nie zależy od oddziaływania wymiennego

Co/Au/Co Fe/Cr/Fe

Free moment Pinned moment Co/Au/Co/CoO Spin Valve

Free moment Pinned moment Spin Valve

http://motls.blogspot.com/2007/10/physics-nobel-prize-2007.html

Zastosowanie: głowice czytające GMR sensors http://www.research.ibm.com//journal/rd/443/thompson.pdf

Geometria CPP (Current-perpendicular-to-plane) current Nb Nb current A Superconducting electrodes L Piraux et al., APL 65, 1994 current C Electrochemical deposition in nanopores in membranes CPP GMR usually larger than CIP Characteristic length scale for the nonmagnetic spacer is the spin diffusion length B Pillar structures (nano-columns)

Ferromagnetic metal Normal metal μ σ ( x) μ ( x) ev ( x) = σ Direction of electron flow Spin splitting of the electrochemical potential obeys the diffusion equation Spin accumulation: a nonequilibrium (current-induced) magnetic moment Akumulacja spinowa: efekt wąskiego gardła spinowego

Wykorzystano formalizm Landauer a do policzenia oporu kontaktowego wynikającego z niedopasownia struktury elektronowej

Odwrotny efekt GMR β<0, γ>0 γ>0, β>0 (FeV/Cu/Co/Cu) N ρ ± = 2ρ *(1 m β ) R = ± 2R *(1 m γ )

GMR ( ϕ) = ( R( ϕ) R p ) / R p Angular dependence of resistance

Quasi-classical GMR ( ϕ) = ( R( ϕ) R p ) / R p Quantum effects

GMR i CIMS w strukturach nanokolumnowych β Co >0 (majority spins dominate) Co/Cu/Co Normal GMR β FeCr < 0 (minority spins dominate) Fe(Cr)/Cr/Fe(Cr) FeCr/Cr/FeCr 1.56 dv/di (Ohm) 1.54 1.52 1.50-1.0-0.5 0.0 0.5 1.0 H (koe) dv/di (Ohm) 1.56 1.54 1.52 1.50 AP P -6-4 -2 0 2 4 6 I (ma) Normal CIMS Inverse CIMS P AP

In-plane and out-of-plane torque components exerted on the thin (sensing) layer τ h s = ( j L j 2 s R ) In-plane component τ = aisˆ (ˆ s ˆ) S Out-of-plane component τ = bisˆ Sˆ

Spin torque a magnetyczne przełączanie The transverse component of spin current is absorbed in the interfacial region and transferred to the spin momentum of the layer P alignment S 0 damping torque Without damping With damping S current-induced torque

Dynamika magnetycznego przełączania Co/Cu/Co M.Gmitra, JB, J. Alloys Comp. 06

Diagram fazowy asymetrycznych układów Initial P state Initial AP state M.Gmitra & Barnaś, PRL 2006;APL 2006;PRL 2007

Co/Cu/Py

Początek elektroniki spinowej Tunelowy magnetoopór Efekty magnetyczno-kulombowskie (FM SET) Półprzewodnikowa spintronika Molekularna spintronika

Tunelowy magnetoopór Jullière, Phys Lett A 1975 M H H Moodera et al. 95, Nowak & Raułuszkiewicz SSP Parkin

E c =e 2 /C Current Coulomb steps n=1 n=2 n=0 Transport voltage

Dziękuję za uwagę