Spin-dependent hot electron transport and nanoscale magnetic imaging of metal/Si structures

Abstract

Σε αυτή την εργασία, μελετήθηκε πειραματικά η μεταφορά θερμών ηλεκτρονίων που εξαρτάται από το σπιν, σεμεταλλικά πολυστρωματικά υμένια, που περιέχουν μεμονωμένα μαγνητικά στρώματα ή τριστρώματα τύπου «βαλβίδας σπιν».Για το σκοπό αυτό, δημιουργήθηκε ένα μικροσκόπιο βαλλιστικής εκπομπής ηλεκτρονίων. Οι απαιτήσεις για την υλοποίηση της εν λόγω τύπου μικροσκοπίας περιγράφονται αναλυτικά. Χρησιμοποιώντας το μικροσκόπιο, η μετάδοση θερμού ηλεκτρονίου μέσω των πολυστρωματικών υμενίων μελετήθηκαν συστηματικά στο ενεργειακό εύρος 1-2 eV πάνω από το επίπεδο Fermi.Μεταβάλλοντας το πάχος του μαγνητικού στρώματος, εξήχθησαν οι αποστάσεις εξασθένησης του ρεύματος σπιν. Οι παράμετροι για τα υπό μελέτη υλικά (Co και NiFe), συγκρίθηκαν με αυτές από τη βιβλιογραφία. Για πάχος υπομονοστοιβάδας, παρατηρήθηκε μη ομοιόμορφη μορφολογία, με μεγάλες διακυμάνσεις μετάδοσης έναντι της υπονανομετρικήςαπόστασης. Αυτή η επίδραση δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητή. Στη λειτουργία απεικόνισης,οι μαγνητικές δομές των πολυστρωματικών υμενίων μελετήθηκαν υπό πεδίο, εστιάζοντας στην περιοχή όπου εμφανίζονται τοίχοι 360◦σε στρώματα Co. Μελετήθηκαν οι επιπτώσεις της εφαρμοζόμενης έντασης και κατεύθυνσης μαγνητικού πεδίου στη δομή των τειχών. Τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν ποσοτικά με μικρομαγνητικούς υπολογισμούς, με εξαιρετική συμφωνία. Αποδεικνύεται ότι η χωρική μαγνητική ανάλυση της μεθόδου είναι καλύτερη από 50 nm.