40 Я, кЭ

Рис. 2.16. Изменение сопротивления AR/R при комнатной температуре для мультислоев Со-Си-Со и Fe-Cr-Fe в приложенном магнитном поле [l]

При этих экспериментах была установлена значительная зависимость магнетосопротивлепия не только от концентрации стронция и температуры, что является обычным для манганитов, но также и от суммарной толгцины слоев манганита в сверхрешетке (рис. 2.17). Последнее обстоятельство позволяет подбирать оптимальные условия для создания спиновых фильтров путем варьирования количества слоев в сверхрешетке.

Па следуюгцем этапе развития спинтропики получили рас-пространепие методы ипжекции спин-поляризовапных электронов в немагнитные полупроводники. Наиболее перспективным является использование ферромагнитного проводника в качестве источника спин-ноляризованных электронов, поскольку в магнетиках, как уже отмечалось выше, различна плотность состояний для спинов, направленных «вверх» и «вниз» по полю. В свою очередь, управление снин-поляризованным потоком

Таким образом, сверхрешетка, состояш,ая из трехслойных компонен- тов Lai-SrMnOa - ЗгТЮз - Lai-SrMnOa и на-считьшаюш,ая определенное количество слоев, как показано в [148], обладает значительным сопротивлением, управляемым магнитным полем до 200 эрстед.

AR/R, %f

»J I 1 \ L.

I I I I

электронов наиболее эффективно осуществлять в полупроводнике, куда из ферромагнетика инжектируются поляризованные электроны. Управление плотностью тока поляризованных электронов также можно осуществлять с помощью магнитного ноля. Такая относительно легко осуществимая конструкция, Р объединяющая в единое целое магнитные и полупроводниковые слои, могла бы найти гаирокое применение совместно с другими полупроводниковыми элементами [149].

Эффективность подобных конструкций определяется степенью поляризации электронов и возможностями инжекции электронов в полупроводник. Количество инжектированных электронов будет зависеть от различия проводимостей ферромагнитного металла и полупроводника, длиной свободного пробега для поляризованных электронов и спиновым состоянием электронов в полупроводнике. Учитывая, что ферромагнитные металлы обладают

больпюй проводимостью и относительно малой длиной волны, в первых экспериментах подобного типа с использованием контакта ферромагнитный металл-нолупроводник поляризация электронного тока составляла не более одного процента [150]. Для увеличения степени инжекции поляризованных электронов было предложено использовать более эффективные контакты. Так, определенными преимуществами могут обладать полу металлические ферромагнетики, у которых при Т = О на уровне Ферми имеются электроны только с одним направлением спина.

С другой стороны, эффективность транспорта спип-поляри-зованпых электронов между двумя ферромагнетиками можно повысить за счет использования доменной структуры ферромагнетика. Как показано в [151], путем регулирования периода доменной структуры за счет движения доменных границ

300 г, к

Рис. 2.17. Температурная зависимость сопротивления для сверхрешетки Lai ,,SrMn03 (ж = 0,2) -SrTiOs при разных значениях нриложенных магнитных нолей и различных суммарных толш;инах, измеряемых в атомных единицах (и.с.)

в магнитном ноле можно изменять поток электронов; в свою очередь, ток влияет на магнитное состояние слоя магнетика за счет инжекции спинов в этот слой и 5-с/-обмена.

Наиболее уснеганая экспериментальная реализация спиновой поляризации была осугцествлена в разбавленном магнитном полупроводнике BeMnZni Se, в котором наблюдается гигантское расгцепление спиновых подзон в магнитном поле [152]. Нри контакте этого магнитного полупроводника с немагнитным полупроводником (GaAs) была достигнута почти 100%-ная поляризация тока, втекаюгцего из магнетика в немагнетик. Несмотря на ранний возраст исследований но снинтронике, уже последовало несколько предложений по реализации регулируемого транспорта спин-поляризовапных электронов в спиновом транзисторе [153, 154].

Не менее важным для практических применений является недавно обнаруженный сильный магнитоэлектрический эффект в слоистых структурах: никелевом феррите - титанате-цирко-нате свинца (PZT) [155] и Гао,78го,зМпОз (LSMO)-PZT [156]. Особенность данных результатов состоит в том, что уже с самого начала обнаружения в 1961 г. [157] магнитоэлектрических взаимодействий, т. е. возникновения в диэлектрическом кристалле намагниченности, индуцированной электрическим нолем, или поляризации, индуцированной магнитном полем, вносились предложения о практических применениях этого эффекта (магнитная память, затворы, фазоврагцатели, оптические переключатели). Однако до конца двадцатого века ни одно из подобных устройств не получило практической реализации вследствие малости магнитоэлектрического эффекта в реальных однородных монокристаллах. Для сравнения, в одном из самых перспективных ранее материалов СГ2О3 величина магнитоэлектрического эффекта не превыгаала 20 мВ/(см-Э). Использование многослойных систем «никелевый феррит-PZT» позволило увеличить этот коэффициент до 1500 мВ/(см-Э) и в слоистой структуре «LSMO-PZT» до 60 мВ/(см-Э). Основой использования структур «магнетик-ньезоэлектрик» является возникновение механической деформации в магнетике, обладаю-гцем сильной магнитострикцией, под действием приложенного магпитпого ноля. Далее эта деформация создает на поверхности пьезоэлектрика электрическое ноле. Особенность подобных слоистых структур состоит в возможности генерации переменных электрических полей вплоть до микроволновых частот.