phòng. Gần đây các giá trị lớn của TMR đã được quan sát thấy trong tiếp xúc (MTJ) tinh thể với các hàng rào MgO trong sự xuyên hầm phụ thuộc spin. Các tiếp xúc xuyên hầm từ tính (TMJ) đang hứa hẹn những ứng dụng trong công nghiệp tích trữ thông tin và sensor.
Các tiếp xúc chui hầm từ tính được chế tạo bằng công nghệ màng mỏng. Với quy mô công nghiệp các lắng đọng màng được thực hiện bằng phún xạ
magnetron. ở quy mô phòng thí nghiệm việc lắng đọng bằng phương pháp Epitaxy chùm phân tử, lắng đọng xung laser và lắng đọng hơi vật lý tia điện tử cũng được sử dụng. Các tiếp xúc được chuẩn bị bằng phương pháp Quang khắc.
Chương 3. Màng đa lớp và hiệu ứng từ điện trở
10. Từ trở tunel ( xuyên hầm).
Mô hình tiếp xúc xuyên hầm từ tính Từ điện trở chui hầm (TMR) là
một hiệu ứng từ điện trở xảy ra tại các tiếp xúc chui hầm từ tính
(MTJs). Đây là một cấu hình 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.
38
10. Từ trở tunel ( xuyên hầm).
• Các hiệu ứng sự dịch chuyển phụ thuộc spin không chỉ có mặt trong vùng dẫn kim loại , mà còn trong vùng dẫn tunel.
• Trong các dụng cụ, điện trở cao nghĩa là sự tiêu thụ công suất thấp cho cùng tín hiệu lối ra.
Hiệu ứng spin = sự dịch chuyển bảo toàn spin.
Là hiệu ứng từ trở xảy ra khi các lớp sắt từ bị ngăn cách bởi các lớp mỏng 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.
High R for AP configuration
Low R for P configuration
40
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 tử. Khi chiều dày 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.
Hiệu ứng từ điện trở chui hầm thực chất được phát hiện từ năm 1975 bởi nhóm nghiên cứu của Michel Julliere khi phát hiện ra hiệu ứng này xảy ra trong hệ
màng đa lớp Fe/Ge/Co, xảy ra ở nhiệt độ thấp tới 4,2 Kelvin với lớp germanium (Ge) đóng vai trò là một lớp điện môi[1]
môi, tỉ số từ điện trở (trong trường hợp này sử dụng là TMR) phụ thuộc vào độ phân cực spin của 2 lớp
(P1,P2), và được cho bởi công thức[4]: