Введение к работе
Актуальность тгмы. В последнее время, в связи со
значительным прогрессом в технологии выращивания кристаллов,
появилось большое число экспериментальных работ, посвященных
исследованию искусственных многослойных структур
ГГ"р?ф
сегодня являются металлические магнитные сверхрешетки, которые представляют собой выращенные с помощью специальных методов образцы, состоящие из чередующихся тонких слоев ферромагаитного и неферромагнитного металлов с близкими постоянными решетки. Толщина слоев может меняться в широких пределах от нескольких атомных монослоев до нескольких сотен монослоев и точно контролируется на атомном уровне. Магнитные сверхрешетки, будучи новым классом искусственных магнитных материалов, обладают рядом уникальных физических свойств, наиболее значительным из которых является открытый несколько лет назад эффект гигантского магнетосопротивления 1—3). Было обнаружено, что сопротивление сверхрешетки резко уменьшается, когда под действием внешнего магнитного поля взаимная ориентация магнитных моментов соседних ферромагнитных слоев меняется с антипараллельной на параллельную. Характерно, что н ряде систем изменение сопротивления AR/R ' при комнатной температуре в относительно слабых магнитных полях (102-10* Э) может составлять десятки процентов, что более чем на порядок превосходит AR/R типичных магнетиков.
В этой связи, ввиду открывающихся возможностей практического использования сверхрешеток, обладающих ГМС, в магнитных сенсорных устройствах, в системах хранения и передачи информации на магнитных носителях и др..
представляется весьма актуальным теоретическое исследование электросопротивления магнитных сверхрешеток
Целью работы является построение единой квазиклассической теории эффекта гигантского магнетосопротивления в магнитных металлических сверхрешетках для случаев, когда электрический ток пропускается параллельно и перпендикулярно плоскости слоев сверхрешетки. Оба эти эффекта (параллельный и перпендикулярный) должны рассматриваются в рамках единой микроскопической модели и на одинаковом уровне строгости. Ставится задачей проведсти' сравнительный анализ зависимости эффекта ГМС от толщины магнитных слоев и корреляции магнетосопротивления и намагниченности сверхрешетки для разных геометрий протекания электрического тока относительно плоскости слоев сверхрешетки.
Научная новизна результатов, полученных в работе. В работе
построена квазиклассическая теория, в которой впервые в рамках
единой микроскопической модели рассчитано
магнетосопротивление сверхрешеток при пропускании
электрического тока параллельно и перпендикулярно плоскости
слоев сверхрешетки. Показано, что величина
магнетосопротивления в этих случаях определяется различными механизмами спин-зависящего рассеяния на межслойных границах. Впервые получены формулы, описывающие корреляцию мапіетосопротивления и намагниченности в магнитных сверхрешетках для разных геометрий протекания тока и предложена методика определения микроскопических параметров спин-зависящего рассеяния на основе анализа подобного рода зависимостей. Впервые проведен сравнительный, анализ влияния толщины магнитных слоев на величину магнетосопротивления сверхрешеток при разных геометриях протекания тока.
Предсказано существование новых характерных линейных масштабов изменения магнетосопротивления для поперечной геометрии протекания тока.
На защиту выносятся:
1. Граничное условие для функции распределения электронов
птюиопимостм m "?:::сдої&иі і раниш»* w мчгггтгптс?!
металлической сверхрешетке, полученное при учете процессов
когерентного отражения электронов проводимости от;межслойных
границ, проникновения их через эти границы и рассеяния их на
приграничных дефектах. -
2. Общий . вид функциональной зависимости вероятностей
поверхностного рассеяния от угла между магнитными моментами
соседних слоев сверхрешетки, полученный в приближении
постоянных коэффициентов диффуаности на основе представления
о повороте оси квантования электрона при проникновении его
через границу в слой с другой ориентацией намагниченности.
3. Формула для электропроводности магнитной металлической
сверхрешетки при протекании электрического тока вдоль
плоскости слоев сверхрешетки для произвольного закона
дисперсии электронов проводимости.
4. Общая формула для электросопротивления магнитной
металлической сверхрешетки при пропускании электрического
тока вдоль плоскости слоев сверхрешетки и нормально к ней для
октаэдрической модели . закона дисперсии электронов
проводимости.
5. Формулы, описывающие корреляцию магнетосопротивления
и намагниченности в магнитной металлической .сверхрешетке при
протекании электрического тока параллельно, и перпендикулярно
плоскости слоев сверхрешетки. Анализ влияния объемного и
межслойного спин-зависящего рассеяния на корреляцию
магнетосопротивления и намагниченности магнитной
металлической сверхрешетки.
-
Методика определения микроскопических параметров спин-зависящего рассеяния на основе анализа зависимости магнетосопротивления от намагниченности сверхрешетки в предельных случаях сверхрешеток с идеально прозрачными и слабо проницаемыми межслойными границами.
-
Сравнительное описание зависимости магнетосопротивления от толщины магнитных слоев сверхрешетки при разных геометриях пропускания электрического тока относительно плоскости слоев сверхрешетки. Анализ влияния объемного и поверхностного спин-зависящего рассеяния на характер толщинной зависимости магнетосопротивления.
Научная и практическая ценность полученных результатов состоит в значительном расширении и изменении сложившихся представлений о природе и свойствах . гигантского магниторезистивного эффекта в магнитных сверхрешетках. Результаты работы открывают возможности для прогнозирования ряда новых физических эффектов в магнитных сверхрешетках, для получения сверхрешеток с заранее заданными свойствами. Разработанный подход к теоретическому описанию кинетических свойств магнитных сверхрешеток использовался для интерпретации экспериментальных результатов.
Достоверность. В работе использовались хорошо апробированные методы вычислений. Результаты работы достоверны в рамках рассмотренной модели. Достоверность теоретических результатов подтверждается сравнением с экспериментальными данными.
Апробация работы. Результаты работы докладывались семинарах лаборатории кинетических явлений ИФМ УрО РАН, на 29-м (Казань,1993) и 30-м (Дубна,Ш4) Совещаниях по физике низких температур, на . Международном симпозиуме по теоретической физике "Магнитные мультислои и низкоразмерный магнетизм" (Екатеринбург, 1994) , на Международном «т?-іпойіхугі« <и> мягяитпым сверхтонким пленкам, мультнслоям и поверхностям (Дюссельдорф, 1994) и на Международном симпозиуме по магнитным сверхтонким пленкам, мультислоям и поверхностям Американского общества исследования материалов (Сан-Франциско, 1995).
Публикации. По материалам диссертаций опубликовано 9 печатных работ в виде статей, тезисов и докладов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списіса цитированной литературы (122 наименования). Работа изложена на 111 страницах, содержит 12 рисунков.
