Cơ chế hoạt động của van spin dựa trên hiệu ứng từ điện trở khổng lồ mà ở đó
điện trở của hệ màng mỏng từđa lớp gồm các lớp sắt từ ngăn cách bởi lớp phi từ có thể
thay đổi rất lớn dưới tác dụng của từ trường ngoài [27]. Cơ chế của hiệu ứng được lý
Hình 1.3.7: Đường cong từ hóa(a) và đường quan hệ từđiện trở (b) của van spin có ghim [NiFe/Cu/NiFe/FeMn]
giải qua cơ chế "tán xạ phụ thuộc spin" của điện tử và do đó sẽ làm thay đổi điện trở
của hệ. Có thể thấy rằng trạng thái của hệ (điện trở cao, điện trở thấp) phụ thuộc vào sự định hướng tương đối của từ độ của các lớp sắt từ. Có nghĩa là việc từ độ các lớp này
định hướng tương đối với nhau ra sao (song song hay phản song song) có thể cho phép dòng dòng điện tử (dòng spin) được truyền qua hoặc không thể truyền qua, nói cách khác là từ độ của các lớp sắt từ hoạt động như một chiếc van đóng mở spin. Các cấu trúc spin valve đã và đang được ứng dụng trong các đầu đọc ổ cứng máy tính [19]. Trong tương lai nó sẽđược ứng dụng rộng dãi để chế tạo các linh kiện điện tử và được coi là linh kiện điện tử thế hệ mới(linh kiện spintronic) [22].
Hình 1.3.8 mô tả quá trình quay từ độ trong cấu trúc van-spin, khi véc tơ mô men từ trường ngoài quay thì hướng từđộ của lớp sắt từ tự do sẽ bị quay theo, trong khi
đó thì véc tơ từđộ của lớp sắt từ bị ghim bên dưới không quay. Kết quả là giá trị điện trở của cấu trúc van spin cũng bị thay đổi tỷ lệ với góc quay của từ trường ngoài.
Đường đặc tuyến trong hình 1.3.8 cũng thể hiện mối quan hệ giữa góc quay của vec tơ
từ trường ngoài và điện trở của cấu trúc van spin.
Hình 1.3.8: Đặc tuyến mô tả quan hệ R(φ)giữa góc quay từ trường với điện trở của cấu trúc van spin
Trở lại với mô hình (hình1.2.7) ta có thể thấy đây là mô hình đơn giản nhất thể
hiện được cơ chế tán xạ phụ thuộc spin trong một cấu trúc từđa lớp hay còn được gọi là van spin. Nhận thấy rằng các điện tử có phương spin cùng chiều với phương của từđộ
có sác xuất tán xạ nhỏ hơn so với các điện tử có phương spin ngược chiều với phương từđộ trong các lớp sắt từ. Như vậy khi từđộ của các lớp sắt từ sắp xếp song song nhau (kiểu sắt từ) sẽ dẫn đến một kênh spin có hệ số truyền qua cao hơn so với kênh còn lại, khi từ độ các lớp sắt từ sắp xếp phản song nhau (kiểu phản sắt từ) thì cả hai kênh spin cùng có sác xuất tán xạ như nhau. Nói khác là điện trở của hệở trường hợp từđộ song song nhỏ hơn so với trường hợp phản song như thể hiện ở hình vẽ.