Đề tài Từ điện trở xuyên hầm (Tunnelling magnetoresistance)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN CHUYÊN NGHÀNH: QUANG HỌC « Đề tài tiểu luận: Từ điện trở xuyên hầm Tunnelling magnetoresistance (TMR) GVHD: TS.Đinh Sơn Thạch HV: Lê Phúc Quý MỤC LỤC Trang Tunnelling magnetoresistance MỤC LỤC MỞ ĐẦU 3 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU TỪ. 1.1. Những khái niệm cơ bản về vật liệu từ 4 1.2. Lịch sử của từ học 4 1.3. Nguồn gốc của từ tính 4 1.4. Các đại lượng đặc trưng của từ. . 4 1.5. Phân loại các vật liệu từ. 5 1.5.1. Chất nghịch từ 5 1.5.2. Chất thuận từ. 6 1.5.3. Chất sắt từ . 6 1.5.4. Chất phản sắt từ 6 1.5.5. Chất feri từ 7 1.6. Các tính chất nội tại của các vật liệu 7 1.6.1. Độ từ hóa bão hòa (Ms) 7 1.6.2. Sự dị hướng từ 7 1.6.3. Các đômen từ 8 1.7. Hiện tượng từ trễ 9 1.8. Các thông số từ 10 1.9. Các vật liệu từ khác 10 1.9.1. Vật liệu từ giảo. 10 1.9.2. Từ trở. 11 CHƯƠNG II. TỪ ĐIỆN TRỞ XUYÊN HẦM (TMR) 2.1. Lịch sử phát triển. 12 2.2. Hiệu ứng từ điện trở xuyên hầm 12 2.3. Cơ chế của các hiệu ứng TMR 13 2.4. Độ dẫn điện của một số tiếp xúc. 14 2.4.1. Tiếp xúc giữa hai điện cực kim loại kim loại thường. 14 HV: Lê Phúc Quý Page 2  Tunnelling magnetoresistance 2.4.2. Hiệu ứng tiếp xúc giữa các điện có từ tính 14 2.5. Hiệu ứng từ điện trở xuyên hầm phụ thuộc spin. 15 2.6. Mô hình điênh tử trong hiệu ứng xuyên hầm 18 2.7 Tiêm spin 19 2.8. Các yếu tố ảnh hường đến hiệu ứng từ điện trở xuyên hầm. 19 2.8.1. Ảnh hưởng của lớp tiếp xúc xuyên hầm 19 2.8.2. Sự phụ thuộc nhiệt độ của hiệu ứng TMR 22 2.8.3. Sự phụ thuộc hiệu điện thế của hiệu ứng TMR 23 2.84. Chiều cao rào thế và tính chất chuyển cục bộ 24 2.8.5. Tiếp xúc xuyên hầm kép 24 CHƯƠNG 3: Ứng Dụng 3.1. Bộ nhớ MRAM (Magnetic Random Access Memory) 26 3.1.1. Kiến trúc của MRAM 26 3.1.2. Cách thức hoạt động của MRAM 27 3.2. Transitor sử dụng tiếp xúc spin xuyên hầm. 28 3.3. Đầu đọc từ ổ DHH 30 3.4. Cảm biến chất lượng cao 31 Tài liệu tham khảo Mở đầu HV: Lê Phúc Quý Page 3  Tunnelling magnetoresistance Ngày nay, sự phát triển vượt trội của khoa học công nghệ đã đưa con người vào trong một thế giới hiên đại. Đóng góp vào sự phát triển làm thay đổi diện mạo của thế giới thì người ta phải kể đến vật liệu từ. Có thể dễ dàng nhận thấy các linh kiện từ tính được sử dụng trong các thiết bị, dụng cụ quanh ta như: máy ghi âm, tivi, tủ lạnh, quạt máy, mô tô – xe máy, các bộ phận nhớ trong máy tính điện tử, điện thoại, đồ chơi trẻ em…Vật liệu từ cũng không thể thiếu được trong các ngành công nghiệp điện (tạo điện năng, chuyển tải điện, điều khiển tự động,…), công nghiệp thông tin liên lạc, công nghiệp chế tạo ôtô, tầu thủy,… Và ở trong bài tiểu luận nhỏ này, tôi muốn đề cập một hiệu ứng của vật liệu từ, hiệu ứng này đã góp phần đưa công nghệ linh kiện của con người lên một tầm cao mới, đó là hiệu ứng “từ điện trở xuyên hầm” (Tunnelling magnetoresistance). Hiệu ứng từ điện trở xuyên hầm được Julliere phát hiện và công bố năm 1975. Nếu trước đây, spin của electron không đuợc giới vật lý lưu ý trong các nghiên cứu về hiện tượng chuyển tải dòng điện, thì sau khi phát hiện ra “Từ điện trở xuyên hầm”, vai trò của điện tử spin càng được củng cố hơn nữa , sự quan tâm tới spin đã mở ra một phạm trù mới cho vật lý hiện đại, cũng là một nhánh mới cho ngành vi điện tử, đấy là ‘‘Điện tử spin’’ (spintronic). Hiệu ứng ‘‘Từ trở xuyên hầm’’ từ khi mới được khám phá đã hứa hẹn một tiềm năng lớn, nhất là những ứng dụng cho ngành vi điện tử. Và sau đó hiệu ứng này đã thành công trong ứng dụng chế tạo ra bộ nhớ điện tử mới là MRAM (Magnetic Random Access Memory). Bộ nhớ MRAM có ưu điểm tiêu thụ ít điện hơn, có khả năng lưu trữ thông tin như một ổ đĩa cứng, thậm chí có thể lưu trữ thông tin ngay cả khi dòng điện đã bị ngắt, có tốc độ đọc và ghi nhanh hơn nhiều và không hề bị suy giảm theo thời gian. Ngoài ra còn nhiều ứng dụng khác đáng quan tâm, được trình bày trong phần ứng dụng của tiểu luận này. Chương I. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU TỪ. HV: Lê Phúc Quý Page 4  Tunnelling magnetoresistance  Những khái niệm cơ bản về vật liệu từ Từ học là một trong những môn khoa học lâu đời nhất trong vật lý. Các nghiên cứu ứng dụng các hiện tượng từ và lý giải các hiện tượng từ bắt đầu ở Châu Âu từ thế kỷ 17, mà mở đầu là công trình của William Gilbert và sau đó là các nghiên cứu của Michael Faraday, Ampere, Oersted, Lorentz, Maxwell mở đầu cho việc đem các ứng dụng từ học vào cuộc sống. Từ tính là một thuộc tính của vật liệu. Tất cả các vật liệu, ở mọi trạng thái, dù ít hay nhiều đều biểu hiện tính chất từ. Việc nghiên cứu tính chất từ của vật liệu giúp chúng ta khám phá thêm những bí ẩn của thiên nhiên, nắm vững kiến thức khoa học kỹ thuật để ứng dụng chúng ngày càng có hiệu quả hơn, phục vụ lợi ích con người, đặc biệt là trong lĩnh vực từ học. Cho đến ngày nay, từ học vẫn là một chủ đề lớn của vật lý học với nhiều hiện tượng lý thú và nhiều khả năng ứng dụng trong khoa học, công nghệ, y - sinh học, cũng như trong cuộc sống. 1.2. Lịch sử của từ học 1600. Dr, William Gilbert - những thí nghiệm đầu tiên về từ học:” De Magnete”. 1819. Oerstead - sự gắn liền giữa từ học và điện học. 1825. Sturgeon đã phát minh ra nam châm điện. 1880. Warburg đã vẽ ra chu trình trễ đầu tiên của sắt. 1895. Định luật Curie đã được đề xuất 1905. Langevin lần đầu tiên đã giải thích tính chất của nghịch từ và thuận từ. 1906. Weiss đã đưa ra lý thuyết sắt từ. Những năm 1920. Vật lý của từ học đã được phát trỉển với các lý thuyết liên quan đến spin electron và tương tác trao đổi; những sự bắt đầu của cơ học lượng tử. 1.3. Nguồn gốc của từ tính. Hầu hết mọi người đều biết vật liệu từ là gì, nhưng rất ít người biết một nam châm họat động như thế nào? Trường được tạo ra bởi nam châm được liên hệ với sự chuyển động và các tương tác của các electron, các hạt tích điện âm, chuyển động theo quỹ đạo hạt nhân của mỗi nguyên tử. Electron dang quay tròn tạo ra một mômen từ quỹ đaợ của riêng nó , được đo bằng magneton Bohr ( µ B ), và cũng có một mômen từ spin tương ứng với nó do electron tự quay , giống như trái đất quay trên trục của bản thân nó.( được minh họa trên hình 2). Trong hầu hết các vật liệu đều có mômen từ tổng cộng, nhờ các electron tạo thành nhóm từng cặp, gây ra mômen từ bị trượt tiêu bởi lân cận của nó. HV: Lê Phúc Quý Page 5  Hình 1.1. Hình đường sức của lưỡng cực từ. Tunnelling magnetoresistance Trong các vật liệu từ nào đó, các mômen từ với một tỷ lệ lớn của các electron đã được sắp xếp, khi tạo ra một từ trường đồng nhất. Trường được tạo ra trong vật liệu ( hoặc bằng một nam chân điện) có một hướng chảy và nam châm bất kỳ nào đều thể hiện một lực để cố gắng sắp xếp nó theo từ trường ngoài, giống như cái kim la bàn. Hình 1.2. Quỹ đạo của một electron đang quay xung quanh hạt nhân của nguyên tử. 1.4. Các đại lượng đặc trưng của từ. - Độ từ hóa (M) của vật liệu: Mômen từ trên một đơn vị thể tích của vật liệu. - Độ từ hóa riêng (σ): Mômen từ trên một đơn vị khốI lượng. - Cảm ứng từ (B) của vật liệu: Từ thông tổng cộng của từ trường đi qua một đơn vị tiết diện cắt ngang của vật liệu. B = µ 0 (H+M) B = H + 4πM - µ 0 là độ từ thẩm của chân không ( 4π x 10 -7 Hm -1 ), là tỷ số của B/H được đo trong chân không . - Độ cảm từ của vật liệu:  M H χ = - Độ từ thẩm: B H µ = - Độ phân cực từ: J = µ 0 M 1.5. Phân loại các vật liệu từ. 1.5.1. Chất nghịch từ. Trong một vật liệu nghịch từ , các nguyên tử không có mômen từ riêng khi không có từ trường ngoài đặt vào. Dưới ảnh hưởng của một từ trường ngoài (H) các electron đang quay sẽ tiến động và chuyển động này , là một loại dòng điện, tạo ra một độ từ hóa (M) trong hướng đối diện với phương của từ trường ngoài. Tất cả vật liệu đều có hiệu ứng nghịch từ, song thường HV: Lê Phúc Quý Page 6  Tunnelling magnetoresistance trong trường hợp mà hiệu ứng nghịch từ bị bao phủ bởi hiệu ứng thuận từ hay sắt từ lớn hơn. Giá trị của độ cảm từ là độc lập với nhiệt độ. Chất nghịch từ có độ cảm từ χ có giá trị âm và rất nhỏ hơn 1, chỉ vào khoảng 10 -5 1.5.2. Chất thuận từ. Chất nghịch từ có độ từ hóa χ> 0 nhưng cũng rất nhỏ, cỡ 10 - 4 và tỷ lệ với 1/T. Có vài lý thuyết về chất thuận từ , phù hợp cho các loại riêng của vật liệu. Mô hình Langevin đúng cho các vật liệu với các electron định xứ không tương tác với nhau , ở các trạng thái mà mỗi nguyên tử có một mômen từ định hướng hỗn loạn do sự chuyển động nhiệt. Việc áp đặt một từ trường ngoài đã tạo ra một sự sắp xếp một ít các mômen này và vì vậy mà một độ từ hóa thấp theo cùng phương như từ trường ngoài. Khi tăng nhiệt độ, do sự chuyển động nhiệt sẽ tăng lên, nó sẽ trở nên khó hơn để sắp xếp các mômen từ nguyên tử và vì vậy, độ cảm từ sẽ giảm xuống. Bản chất này được biết như định luật Curie và được cho trong phương trình 7, ở đó C là một hằng số vật liệu được gọi là hằng số Curie. T C = χ Trong phương trình này, θ có thể dương, âm hoặc bằng không. Rõ ràng là khi θ = 0, thì định luật Curie-Weiss bằng định luật Curie. Khi θ khác không thì có một tương tác giữa các mômen từ lân cận và các vật liệu chỉ là thuận từ ở trên một nhiệt độ chuyển tiếp nào đó. Nếu θ dương thì vật liệu là sắt từ ở dưới nhiệt độ chuyển tiếp và giá trị θ tương ứng với nhiệt độ chuyển tiếp ( nhiệt độ Curie, T C ). Nếu θ là âm, thì khi đó vật liệu là phản sắt từ ở dưới nhiệt độ chuyển tiếp ( nhiệt độ Néel, T N ), song giá trị của θ không liên quan tới T N . 1.5.3. Chất sắt từ: độ cảm từ c có giá trị rất lớn, cỡ 10 6 . Ở T < T C (nhiệt độ Curie) từ độ J giảm dần, không tuyến tính khi nhiệt độ tăng lên. Tại T = T C từ độ biến mất. Ở vùng nhiệt độ T > T C giá trị 1/c phụ thuộc tuyến tính vào nhiệt độ. Sắt từ là vật liệu từ mạnh, trong chúng luôn tồn tại các mômen từ tự phát, sắp xếp một cách có trật tự ngay cả khi không có từ trường ngoài. Sắt từ còn có nhiều tính chất độc đáo và những ứng dụng quan 1.5.4. Chất phản sắt từ: là chất từ yếu, χ~ 10 4 , nhưng sự phụ thuộc của 1/ χ vào HV: Lê Phúc Quý Page 7  Hình 1.3. Đường cong từ hóa của chất nghich từ. Hình 1.4. Đường cong từ hóa của chất thuận từ. Hình 1.5. a/ Sự xếp các momen của sắt từ khi nhiệt độ T < T C ; b/sự phụ thuộc nhiệt độ bão hòa và 1/χ Tunnelling magnetoresistance nhiệt độ không hoàn toàn tuyến tính như chất thuận từ và có một hõm tại nhiệt độ T N (gọi là nhiệt độ Nell). Khi T < T N trong phản sắt từ cũng tồn tại các momen từ tự phát như sắt từ nhưng chúng sắp xếp đối song song từng dôi một. Khi T > T N sự sắp xếp của các mômen từ spin trở nên hỗn loạn và χ lại tăng tuyến tính theo t như chất thuận từ 1.5.5. Chất feri từ: độ cảm từ có giá trị khá lớn, gần bằng cửa sắt từ χ ~10 4 và cũng tồn tại các mô men từ tự phát. Tuy nhiên cấu trúc tinh thể của chúng gồn hai phần mạng mag ở đó các momen từ spin có giá trị khác nhau và xắp xếp phản song song với nhau, do đó từ độ tổng cộng khác không ngay cả khi không có từ trường ngoài tác dụng, trong vùng nhiệt độ T < T C .Vì vậy feri từ còn được gọi là phản sắt từ không bù trừ. 1.6. Các tính chất nội tại của các vật liệu 1.6.1. Độ từ hóa bão hòa (Ms) Độ từ hóa bão hòa (Ms) là một phép đo số lượng cực đại của trường có thể được sinh ra bởi một vật liệu. Nó sẽ phụ thuộc vào cường độ của các mômen dipol trên các nguyên tử cấu tạo vật liệu và chúng xếp chặt như thế nào đó với nhau. Mômen dipol nguyên tử sẽ bị ảnh hưởng bởi bản chất của nguyên tử và toàn bộ cấu trúc electron bên trong hợp chất. Mật độ xếp của các mômen nguyên tử sẽ được xác định bởi cấu trúc tinh thể ( tức là không gian của các mômen ) và sự có mặt của các nguyên tố không có từ tính bên trong cấu trúc. Đối với các vật liệu sắt từ, tại các nhiệt độ nhất định, Ms cũng sẽ phụ thuộc vào việc các mômen từ này sắp xép tốt như thế nào, vì dao động nhiệt của các nguyên tử gây ra sự sai hỏng sắp xếp của các mômen và làm giảm Ms. Độ từ hóa bão hòa cũng được xem như độ từ hóa tự phát, tuy nhiên số hạng này thường được sử dụng để mô tả độ từ hóa bên trong một đơn đômen từ. 1.6.2. Sự dị hướng từ HV: Lê Phúc Quý Page 8  Hình 1.7. a/ Sự xếp các momen feri từ khi nhiệt độ T < T C ; b/sự phụ thuộc nhiệt độ bão hòa J S và 1/χ ở feri từ. Hình 1.6. a/ Sự xếp các momen sắt từ khi nhiệt độ T < T C ; b/sự phụ thuộc nhiệt độ bão hòa và 1/χ Tunnelling magnetoresistance Hình 1.8. Sự dị hướng từ của tinh thể cobalt Trong một vật liệu từ kết tinh,các tính chất từ sẽ rất phụ thuộc vào các phương tinh thể hóa, mà các dipol từ sẽ sắp xếp. Hình 4 biểu diễn hiệu ứng này đối với một đơn tinh thể cobalt. Cấu trúc tinh thể hexagonal của cobalt có thể được từ hóa dễ dàng theo phương [0001] ( tức là dọc theo trục c), nhưng có trục khó của độ từ hóa theo phương loại [1010], nằm trong mặt phẳng cơ sở ( 90 o so với trục dễ). Một phép đo dị hướng từ tinh thể theo phương dễ từ hóa là trường dị hướng, (minh họa trên hình 9 ), là trường đòi hỏi để quay tất cả các mômen đi 90 o , là một đơn vị trong một đơn tinh thể bão hòa. Sự dị hướng được gây ra bởi một liên kết của các quỹ đạo electron đối với mạng và theo phương dễ từ hóa thì liên kết này là làm cho các quỹ đạo này ở trạng thái năng lượng thấp nhất. 1.6.3. Các đômen từ Để giải thích được sự thật là các vật liệu sắt từ với độ từ hóa tự phát có thể tồn tại ở trạng thái khử từ, Weiss đã đưa ra khái niệm các đômen từ. Weiss đã xây dựng trên cơ sở của công trình trước đó của Ampère, Weber và Ewing khi đưa ra sự tồn tại của chúng. Các kết quả tìm thấy của công trình này liên quan đến điều là bên trong một đômen một số lớn các mômen nguyên tử đã được định hướng là 10 12 – 10 18 , vượt quá một khối lượng lớn hơn nhiều so với những dự đoán trước đó. Độ từ hóa bên trong đômen đã được bão hòa và sẽ luôn nằm theo phương từ hóa dễ khi ở đó không có từ trường ngoài đặt vào. Phương của sự định hướng đômen ngang qua một khối lượng lớn vật liệu là ngẫu nhiên nhiều hay ít và vì vậy độ từ hóa của một mẫu là có thể bằng không. HV: Lê Phúc Quý Page 9  Tunnelling magnetoresistance Hình 1.9. Minh họa sự chia vật liệu thành (a) đơn đômen, (b) ba đômen, (c) Các đômen khép kín. Việc đưa vào một đômen đã làm tăng năng lượng tổng cộng của hệ, vì vậy việc chia thành các đômen chỉ tiếp tục khi việc giảm năng lượng tĩnh từ lớn hơn so với năng lượng đòi hỏi để tạo ra vách đômen. Năng lượng liên quan đến một vách đômen tỷ lệ với diện tích của nó. Việc biểu diễn sơ đồ của vách đômen được chỉ ra trên hình 1.10, chỉ ra rằng các mômen dipol của các nguyên tử bên trong vách không nằm 180 o đối với nhau và năng lương trao đổi cũng tăng lên bên trong vách. Vì vậy, năng lượng vách đômen là một tính chất nội tại của một vật liệu phụ thuộc vào mức độ dị hướng từ tinh thể và cường độ của tương tác trao đổi giữa các nguyên tử lân cận. Độ dày của vách sẽ thay đổi tương quan đến các thông số này, vì một dị hướng từ tinh thể mạnh sẽ phù hợp một vách hẹp, trong khi mà một tương tác trao đổi mạnh sẽ thích hợp với một vách rộng. 1.7. Hiện tượng từ trễ Các vật liệu sắt từ và ferit từ có các đường cong từ hóa ban đầu không tuyến tính ( tức là các đường chấm trên hình 1.11), bởi vì độ từ hóa thay đổi với từ trường ngoài là do một sự thay đổi trong cấu trúc đômen từ. Các vật liệu này cũng chỉ ra tính trễ và độ từ hóa không quay về giá trị không sau khi cắt từ trường ngoài. Trên một phần tư thứ nhất của chu trình được minh họa là đường cong từ hóa ban đầu ( đường chấm chấm), chỉ ra sự tăng của độ phân cực và (độ cảm ứng ) lên sự áp đặt của một trường đến mẫu chưa bị từ hóa. Trong một phần tư thứ nhất, độ phân cực và trường ngoài , cả hai đều dương, tứ là chúng trong cùng hướng. Khi độ phân cực có thể tăng lên không thể hơn nửa bởi sự lớn lên của các đômen, thì phương của độ từ hóa của các đômen khi đó sẽ quay từ trục dễ sang định hướng với trường. Khi tất cả các đômen được định hướng hoàn toàn với trường ngoài thì sự bão hòa sẽ đạt được và độ phân cực không thể tăng hơn nữa. Trên hinh 1.12, đường xuất phá từ điểm bão hòa đến HV: Lê Phúc Quý Page 10  Hình 1.10. đômen sắt từ Hình 1.11. Một chu trình trễ điển hình của vật liệu sắt từ hay ferít. [...]... cách điện cho phép điện tử xuyên hầm qua các lớp cách điện này, và tán Hình 2.1 Mô hình tiếp xúc xạ trên các lớp sắt từ, gây ra hiệu ứng từ trở lớn xuyên hầm từ tính Từ điện trở chui hầm hiểu đơn giản là sự thay đổi lớn của điện trở suất xảy ra ở các tiếp xúc từ chui hầm, là các màng mỏng với các lớp màng mỏng sắt từ được ngăn cách bởi lớp điện môi, đóng vai trò lớp rào ngăn cách chuyển động của điện. .. gồm hai chất sắt từ được ngăn cách bởi một chất cách điện mỏng Nếu lớp cách điện mỏng là đủ mỏng (thường là một vài nanomet), các điện tử có thể từ một trong những vật liệu sắt từ xuyên qua đường hầm vào chất sắt từ kia Bởi vì quá trình này không thể xảy ra trong vật lý cổ điển, nên các Từ điện trở xuyên hầm là một hiện tượng trong cơ học lượng tử Hiệu ứng từ trở xảy ra khi các lớp sắt từ bị ngăn cách... giảm xuống đến giá trị cực tiểu khi các phương của độ từ hóa của các lớp song song Hiệu ứng này cho sự xuất hiện của sự thay đổi điện trở 50-60%, và hiệu ứng được mang tên là từ trở khổng lồ (GMR) HV: Lê Phúc Quý Page 12 Tunnelling magnetoresistance Chương II TỪ ĐIỆN TRỞ XUYÊN HẦM (TMR) 2.1 Lịch sử phát triển Hiệu ứng từ điện trở xuyên hầm (Tunnelling magnetoresistance) được Julliere phát hiện và công... lớp điện môi đủ mỏng, hiệu ứng chui hầm lượng tử sẽ xảy ra, cho phép điện tử xuyên qua rào thế của lớp điện môi, tạo thành sự dẫn điện, và do sự tán xạ trên các lớp sắt từ, điện trở của màng sẽ bị thay đổi tùy theo sự định hướng của mômen từ của các lớp sắt từ Hình 2.2 Tiếp xúc từ chui hầm có 2 lớp sắt từ kẹp giữa bởi một lớp điện môi 2.3 Cơ chế của các hiệu ứng TMR Trong kim loại sắt từ , dòng điện. .. hiệu ứng từ- điện trở xuyên hầm tỉ lệ với độ phân cực của các điện cực: P= 1 N1↑ − N1↓ N1↑ + N1↓ P2 = ↑ ↓ N2 − N2 ↑ ↓ N2 + N2 và 2.5 Hiệu ứng từ điện trở xuyên hầm phụ thuộc spin Về hình thức, cơ chế của hiệu ứng từ điện trở xuyên hầm như vậy giống với cơ chế của hiệu ứng GMR, trong đó quá trình tán xạ phụ thuộc spin đóng vai trò rất quan trọng: luôn luôn bắt buộc phải tạo được cấu trúc phản sắt từ được... liệu từ khác 1.9.1 Vật liệu từ giảo Hầu hết các vật liệu từ đều biểu hiện tính từ giảo, đó là sự thay đổi trong kích thước vật lý do kết quả của trật tự từ Có hai loại từ giảo: từ giảo tự phát, xuất hiện từ trật tự từ của mômen nguyên tử ở dưới nhiệt độ Curie ( thường gây ra sự nở thể tích) và từ giảo cảm ứng từ , xuất hiện từ sự sắp xếp của các đômen từ khi có tác dụng của một từ trường ngoài Sự từ. .. cứu Điện tử học Nano (National Institute of Industrial Science and Technology, AIST) Nhật Bản Và MRAM thương phẩm đã sẵn sàng trở thành hiện thực và sẽ nhanh tróng xuất hiện trong các máy tính trong một tương lai không xa 2.2 Hiệu ứng từ điện trở xuyên hầm HV: Lê Phúc Quý Page 13 Tunnelling magnetoresistance Từ điện trở chui hầm (TMR) là một hiệu ứng từ điện trở xảy ra tại các tiếp xúc chui hầm từ tính... một sức căng thì độ từ hóa của vật liệu sẽ thay đổi Hình 1.13 Sơ đồ của một bộ truyền động (actuator) bằng tetfenol 1.9.2 Từ trở Từ trở (MR) là hiệu ứng mà điện trở của một vật liệu từ thay đổi phụ thuộc vào hướng tương đối của dòng điện và độ từ hóa Trong hầu hết các trường hợp, điện trở là cao nhất khi dòng điện và độ từ hóa là song song và thấp nhất khi chúng vuông góc Mức độ từ trở của một vật liệu... 40% 2.6 Mô hình điện tử tự do trong hiệu ứng xuyên hầm Công thức Simmon cho mật độ dòng xuyên hầm Chúng ta hãy xét cấu trúc của một hệ tiếp xúc xuyên hầm ddienr hình F1/I/F2 gồm có một lớp màng cách điện I được kẹp giữa hai lớp màng điện cực kim loại F1 và F2 Khi đặt vào một hiệu điện thế V vào hai điện cực ( dọc theo trục x) từ điện cực F2 đến F1 thì năng lượng của một điện tử trong điện cực F2 sẽ... với hai lớp phản sắt từ Lớp sắt từ chính giữa được chế tạo từ vật liệu sắt từ mềm sao cho chỉ cần một từ trường ngoài nhỏ thì từ độ của nó vẫn có thể bị quay theo chiều của từ trường ngoài Lớp phản sắt từ Lớp từ bị ghim Lớp từ mềm Al2O3 Lớp từ bị ghim Lớp phản sắt từ Hình 2.8 : cấu trúc xuyên hầm phụ thuộc spin kép Điện tử sẽ thực hiện xuyên hầm ngang qua hai lớp hàng rào Hiệu ứng TMR trong trường hợp . Hiệu ứng từ điện trở xuyên hầm HV: Lê Phúc Quý Page 13  Tunnelling magnetoresistance Từ điện trở chui hầm (TMR) là một hiệu ứng từ điện trở xảy ra tại các tiếp xúc chui hầm từ tính (MTJs) cách điện cho phép điện tử xuyên hầm qua các lớp cách điện này, và tán xạ trên các lớp sắt từ, gây ra hiệu ứng từ trở lớn. Từ điện trở chui hầm hiểu đơn giản là sự thay đổi lớn của điện trở suất. hướng từ 7 1.6.3. Các đômen từ 8 1.7. Hiện tượng từ trễ 9 1.8. Các thông số từ 10 1.9. Các vật liệu từ khác 10 1.9.1. Vật liệu từ giảo. 10 1.9.2. Từ trở. 11 CHƯƠNG II. TỪ ĐIỆN TRỞ XUYÊN HẦM