MULTILAYERS OF MAGNETIC MATERIALS AND THEIR APPLICATION IN SPINTRONICS
B. Vengalis
Semiconductor Physics Institute, A. Goštauto 11, LT-01108 Vilnius, Lithuania
E-mail: veng@uj.pfi.lt

Received 22 September 2004

Dedicated to the 100th anniversary of Professor K. Baršauskas

An overview is presented on a state of art in a rapidly developing field of spin electronics. Major attention is attributed to a new class of ferromagnetic materials exhibiting spin-polarized carriers (half-metallic ferromagnets). Various systems based on ferromagnetic metals, metal oxides, and semiconductors as well as related technological problems are discussed. Several important applications based on spin-polarized electronic transport in the multilayered systems are illustrated and recent developments in fabrication of novel devices are described.

DAUGIASLUOKSNIAI FEROMAGNETIKŲ DARINIAI IR JŲ PANAUDOJIMAS SPINTRONIKOJE
B. Vengalis
Puslaidininkių fizikos institutas, Vilnius, Lietuva

Apžvalgoje nušviečiama nauja mokslo, o kartu ir praktinės bei gamybinės veiklos sritis – sukininė elektronika, arba spintronika. Pastarosios tikslas – informacijos saugojimui, apdorojimui ir atgaminimui panaudoti ne tik elektrono krūvį, bet ir sukinį. Norima siekti magnetiniu lauku keisti krūvininkų magnetinių sukinių kryptį ir kartu valdyti tekančią elektros srovę. Šiems tikslams įgyvendinti reikalingos naujos feromagnetinės (FM) medžiagos – orientuotų elektronų laidininkai (OEL), kurių krūvininkų sukiniai būtų orientuoti tam tikra kryptimi (dažniausiai išilgai vidinio magnetinio lauko vektoriaus).
Daugelio FM metalų (Fe, Ni, Co) krūvininkai yra tik dalinai orientuoti, ir jų sukinių poliarizacijos laipsnis P ≤ 30%, tuo tarpu šiuo metu žinomų magnetinių puslaidininkių (pvz., GaMnAs) Curie temperatūros vertės yra gerokai mažesnės už 300 K. Todėl prietaisams gaminti labiausiai tinka kai kurie feromagnetiniai metališkieji lydiniai, intermetaliniai junginiai (BiMn), o ypatingai – laidieji FM oksidai: La_1−xSr_xMnO₃, Sr₂FeMoO₆, CrO₂ ir Fe₃O₄, kurių sukinių poliarizacijos P vertės yra artimos 100%, o Curie temperatūra TC viršija 300 K.
Daugiausia dėmesio skiriama daugiasluoksniams tuneliniams OEL dariniams, kuriuose elektronai gali tuneliuoti tarp dviejų FM sluoksnių, FM ir normalaus (N) ar superlaidaus (S) laidininko. Tokių heterodarinių didelės tunelinės magnetovaržos (TMV) vertės yra išmatuojamos, esant palyginti silpniems magnetiniams laukams (B ∼ 10 mT), todėl jie yra labiausiai pageidautini magnetinio lauko jutikliams, taip pat operatyviosios magnetinės atminties elementams kurti. Plačiau aptartos kai kurios technologinės tokių heterodarinių gaminimo problemos, tunelinių sandūrų bei tarpfazinių ribų savybės, paminėti naujausi sukininės elektronikos prietaisai.