Спинтроника: магнетизм и спин-зависящий транспорт на нанометровом масштабе

Abstract

С момента открытия межслойного обмена и эффекта гигантского магнитосопротивления (ГМС) в начале 1980-х спин-зависящий транспорт в магнитных нанослоях и наноструктурах привлекает большое внимание. Исследования мотивируются применениями ГМС считывающих головок в компьютерных жестких дисках и памяти, а также новыми открытиями в обла- сти, называемой сейчас спинтроника. Эта область быстро развивается в направлении нанотех- нологии, использующей магнетизм и спин-зависящий транспорт на нанометровом масштабе. Спинтроника получила признание присуждением Нобелевской премии 2007 г. за открытие ГМС эффекта. В настоящем обзоре обсуждаются также дальнейшие современные открытия в спин- тронике.

Since the discovery of interlayer exchange coupling and giant magnetoresistance (GMR) in the 1980s spin-dependent transport in magnetic multilayer and nanostructures has attracted a lot of interest. The research was motivated by applications i.e.GMR read-heads in computer harddisks and the magnetic random access memory (MRAM) as well as exciting new phenomena, which nowadays constitute the research field called spintronics. The field rapidly developed from investigating magnetic multilayers with layer thicknesses in the nanometer range to a true nanotechnology, which explores magnetism and spin-dependent transport on a nanometer scale. Typical devices are sub-micron sized in all three space dimensions. The recognition of spintronics as a pioneering field for future nanoelectronics culminated in the award of the Nobel Prize in Physics 2007 for the discovery of the GMR effect. Interlayer exchange coupling, giant and tunneling magnetoresistance (GMR, TMR), and current-induced magnetization dy- namics as the major novel phenomena of spintronics are reviewed. For each of them a comprehensible physical picture is introduced and discussed.