核心概念
스핀 밸브는 적절한 대칭 조건에서 스핀 배터리에 대한 ON-OFF 응답을 나타낼 수 있다. 충전 배터리로 구동되는 스핀 밸브는 일반적인 GMR(거대 자기 저항)을 보이지만, 순수 스핀 전류 또는 순수 스핀 축적은 무한 자기 저항 효과(IMR)를 생성할 수 있다.
摘要
이 논문은 스핀 밸브에서 관찰될 수 있는 새로운 자기 저항 효과인 무한 자기 저항(IMR)을 소개한다. IMR은 거대 자기 저항 스핀 밸브(GMR)와 Johnson의 양극성 스핀 트랜지스터(BST)와 관련이 있다.
IMR은 특정 재료(예: 반금속)를 필요로 하지 않으며 MgO 장벽을 통한 일관된 터널링에 의존하지도 않는다. 대신 (1) 스핀 배터리 사용, (2) 바이폴라 응답을 얻기 위한 대칭성 활용, (3) Johnson-Silsbee 전하-스핀 결합을 통한 측정 등의 특징을 가진다.
대칭성이 완벽하지 않은 경우에도 IMR 효과는 여전히 매우 크게 나타날 수 있다. 예를 들어, 코발트-구리-코발트 삼층막에서 10% 이내의 폭 비대칭성으로도 6000%의 자기 저항비를 달성할 수 있다.
IMR은 단일 자화 방향 전환으로 관찰될 수 있으며, 양극성 효과(BE)는 두 자화 방향 모두를 전환할 때 나타난다. 두 효과 간에는 트레이드오프가 존재하는데, IMR은 신호가 작지만 관찰이 더 용이하고, BE는 신호가 크지만 두 자화 방향을 모두 전환해야 한다.
다양한 스핀 밸브 구조에서 IMR과 BE를 관찰할 수 있다. 특히 대칭적인 CPP 스핀 밸브를 두 개의 스핀 배터리로 구동하면 병렬 IMR이 나타나고, 반대 방향의 스핀 전류를 주입하면 반평행 IMR이 관찰된다. 자기 터널 접합(MTJ)의 경우 매우 큰 IMR 비율(최대 10^9%)을 달성할 수 있다.
統計資料
자기 저항비 MR = (V^AP - V^P) / V^P 는 약 6000%까지 달성 가능하다.
스핀 밸브의 높은 신호 범위는 약 1 fΩm^2 수준이다.
引述
"스핀 밸브는 적절한 대칭 조건에서 스핀 배터리에 대한 ON-OFF 응답을 나타낼 수 있다."
"IMR은 단일 자화 방향 전환으로 관찰될 수 있으며, 양극성 효과(BE)는 두 자화 방향 모두를 전환할 때 나타난다."
"자기 터널 접합(MTJ)의 경우 매우 큰 IMR 비율(최대 10^9%)을 달성할 수 있다."