Спиновый эффект Холла

Спи́новый эффе́кт Хо́лла — эффект отклонения электронов с антипараллельными спинами к противоположным сторонам немагнитного проводника при отсутствии внешнего магнитного поля [1]. Теоретически он был предсказан М. И. Дьяконовым и В. И. Перелем в 1971 году.

Различают внешний и внутренний спиновые эффекты Холла. Внешний спиновый эффект Холла наблюдается в парамагнетиках и легированных полупроводниках. В них электроны с одним направлением спина рассеиваются в одну сторону перпендикулярно электрическому полю, а с противоположным направлением спина — в другую подобно как происходит при аномальном эффекте Холла. То есть основную роль играет спин-зависимое рассеяние на полях примесей. Внутренний спиновый эффект был предсказан С. Мураками и др. в 2003 году и, независимо, Синовой в 2004 году, рассматривавших движение дырок и двумерного электронного газа в полупроводниках. Для внутреннего спинового эффекта отклонение носителей тока с противоположными направлениями тока происходит из-за спин-орбитального взаимодействия типа Рашбы.

Наблюдать эффект на практике можно при инжекции спин-поляризированного тока из ферромагнетика в немагнитный металл.

Феноменологические уравнения для спинового и зарядового токов, описывающие спиновый эффект Холла и обратный спиновый эффект Холла, были впервые получены Дьяконовым и Перелем в работах [2][3]. В работах [4][5] была построена квантовая теория электронного спинового транспорта, пригодная для описания гальваномагнитных эффектов, возникающих из-за спин-орбитального рассеяния электронов проводимости на дефектах кристаллической решётки. Построенная в [4] [5] теория может быть использована при изучении аномального эффект Холла, внешнего спинового эффекта Холла и внешнего обратного спинового эффекта Холла.

Примечания

  1. ↑ Борисенко В. Е., Данилюк А. Л., Мигас Д. Б. Спинтроника: Учебное пособие. — Москва: Лаборатория знаний, 2017. — 229 с. — ISBN 978-5-906828-49-1.
  2. ↑ Дьяконов М. И., Перель В. И. О возможности ориентации электронных спинов током // Письма в ЖЭТФ. — 1971. — Т. 13. — С. 657-660.
  3. ↑ Dyakonov M. I., Perel V. I. Current-induced spin orientation of electrons in semiconductors // Physics Letters A. — 1971. — Т. 35, № 6. — С. 459-460.
  4. ↑ 1 2 Устинов В. В., Ясюлевич И. А. Электронный спиновый ток и спин-зависимые гальваномагнитные явления в металлах // Физика металлов и металловедение. — 2020. — Т. 121, № 3. — С. 257-269. — doi:10.31857/S0015323020030079.
  5. ↑ 1 2 Ustinov V. V., Yasyulevich I. A., Bebenin N. G. Playing Pure Spin Current in Helimagnets: Toward Chiral Spin-Orbitronics // Physics of Metals and Metallography. — 2023. — Т. 124, № 14. — С. 1745-1767. — doi:10.1134/s0031918x23601968.

Литература

  • Борисенко Виктор Евгеньевич, Данилюк Александр Леонидович, Мигас Дмитрий Борисович. Спинтроника : учебное пособие. — 2-е. — М.: «Лаборатория знаний», 2021. — 232 с. — ISBN 978-5-93208-558-5.
  • Heitmann, D. Quantum Materials, Lateral Semiconductor Nanostructures, Hybrid Systems and Nanocrystals. — Springer, 2010. — P. 307—309. — 434 p. — ISBN 9783642105524.
  • Sadamichi Maekawa. Concepts in spin electronics. — Oxford University Press, 2006. — Vol. 13. — P. 357—367. — 398 p. — (Series on semiconductor science and technology). — ISBN 9780198568216.

Ссылки

Эта статья взята у (из) Википедия. Текст лицензируется по Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0. К медиа файлам могут применятся дополнительные условия.