CPP-Giant Magnetoresistance Calculation in Spin Valve Structure

Abstract

บทคัดย่อ ค่าความต้านทานทางแม่เหล็กและอัตราส่วนค่าต้านทานทางแม่เหล็กขนาดใหญ่ในโครงสร้างสปินวาล์วสามารถพิจารณาได้จากพฤติกรรมการส่งผ่านสปินโดยมีค่าขึ้นอยู่กับอัตราการเปลี่ยนแปลงของค่าการสะสมสปินและกระแสสปิน งานวิจัยนี้ได้ศึกษาพฤติกรรมการส่งผ่านสปินของวัสดุแม่เหล็กโคบอลต์ นิกเกิลไอรอน โคบอลต์ไอรอนและโคบอลต์ไอรอนอะลูมิเนียมซิลิกอนในโครงสร้างสปินวาล์วด้วยการใช้แบบจำลองทั่วไปของการสะสมสปิน เพื่อพิจารณาค่า GMR ของวัสดุแม่เหล็กเฟอร์โรที่เหมาะสมสำหรับการประยุกต์ใช้ในหัวอ่านข้อมูล จากผลการศึกษาพบว่าพารามิเตอร์การส่งผ่านสปินของวัสดุเป็นตัวแปรที่สำคัญที่ส่งผลโดยตรงต่อค่าความต้านทานทางแม่เหล็กและค่า GMR ผลการคำนวณแสดงให้เห็นว่าโครงสร้างวัสดุแม่เหล็กฮอยเลอร์อัลลอยโคบอลต์ไอรอนอะลูมิเนียมซิลิกอนให้ค่าความต้านทานทางแม่เหล็กเชิงพื้นที่ที่ต่ำประมาณ 27 เฟมโตโอห์มต่อตารางเซนติเมตรซึ่งมีค่าน้อยกว่าโครงสร้างแม่เหล็กโคบอลต์ นิกเกิลไอรอน และโคบอลต์ไอรอนประมาณ 1 5 และ 16 เท่าตามลำดับ นอกจากนี้ยังพบว่ามีค่า GMR ที่สูงถึง 154 % ผลการคำนวณชี้ให้เห็นว่าโครงสร้างวัสดุแม่เหล็กฮอยเลอร์อัลลอยโคบอลต์ไอรอนอะลูมิเนียมซิลิกอนมีความเหมาะสำหรับการประยุกต์ใช้ในโครงสร้างสปินวาล์วของหัวอ่านข้อมูล   คำสำคัญ:  การสะสมสปิน ค่าความต้านทานทางแม่เหล็ก อัตราส่วนค่าต้านทานทางแม่เหล็กขนาดใหญ่ ABSTRACT   The magnetoresistance (MR) and giant magnetoresistance (GMR) ratio in spin-valve geometry can be considered from the spin transport behaviour which depends on the gradient of spin accumulation and spin current. The aim of this work is to investigate and compare the spin transport behaviour in spin valve structure with different materials; Co, NiFe, CoFe, and CoFeAlSi by using the generalised spin accumulation model in order to find the appropriated material for real devices. We found that the spin transport parameters of material are the main factors that affect the MR and GMR ratio. The result indicates that the CoFeAlSi heusler alloy structure gives the lowest resistance-area product (RA) of 27 f·Ohms/cm2 whereas the RA of Co, NiFe, and CoFe are 1, 5, and 16 times bigger, respectively. Furthermore, the GMR ratio of CoFeAlSi heusler alloy structure is found at 154%. Therefore, we suggest that the spin-valve structure based CoFeAlSi heusler alloy is the promising material for read sensor.   Keywords: spin accumulation, magnetoresistance, GMR ratio