Basics of Spintronics by «bottom – up» approach

Authors: Kruglyak Yu.A.

Year: 2013

Issue: 16

Pages: 168-195

Abstract

Basic topics of spintronics such as spin valve, interface resistance due to mode mismatch, spin potentials, non-local spin voltage, spin moment and its transport, Landau – Lifshitz – Gilbert equation, and explanation on its basis why a magnet has an “easy axis”, nanomagnet dynamics by spin current, polarizers and analyzers of spin current, diffusion equation for ballistic transport and current in terms of non-equllibrium potentials are discussed in the frame of the «bottom – up» approach of modern nanoelectronics.

Tags: analyzer; ballistic transport; bottom – up; diffusion equation; magnetization; molecular electronics; nanoelectronics; nanophysics; polarizer; spin current; spin moment; spin potential; spin transport; spin valve; spintronics

Bibliography

  1. Кругляк Ю.О., Кругляк Н.Ю., Стріха М.В. Уроки наноелектроніки: виникнення струму, формулювання закону Ома і моди провідності в концепції «знизу – вгору» // Sensor Electronics and Microsystem Technologies. – 2012. – V. 3(9), N 4. – P. 5 – 29.
  2. Кругляк Ю.О., Кругляк Н.Ю., Стріха М.В. Уроки наноелектроніки: термоелектричні явища в концепції «знизу – вгору» // Sensor Electronics and Microsystem Technologies. – 2013. – V. 4(10), N 1. – P. 6 – 21.
  3. Datta Supriyo. Lessons from Nanoelectronics: A New Perspective on Transport. – Hackensack, New Jersey: World Scientific Publishing Co. – 2012. – pp. 471.
  4. Dyakonov M.I., Perel V.I. Current-induced spin orientation of electrons in semiconductors // Physics Letters. – 1971. – V. A35. – P. 459 – 460.
  5. Julliere M. Tunneling between ferromagnetic films // Physics Letters. – 1975.– V. A54, N 3. – P. 225 – 226.
  6. Аронов А.Г., Пикус Г.Е. Спиновая инжекция в полупроводниках // Физика и техника полупроводников. – 1976. – № 10. – С. 1177 – 1180.
  7. Baibich M. N., Broto J. M., Fert A., Nguyen Van Dau F., Petroff F., Etienne P., Creuzet G., Friederich A., Chazelas J. Giant Magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr Magnetic Superlattices // Phys. Rev. Lett. – 1988. – V.61, N 21. – P. 2472 – 2475.
  8. Binasch G., Grünberg P., Saurenbach F., Zinn W. Enhanced magnetoresistance in layered magnetic structures with antiferromagnetic interlayer exchange // Phys. Rev. B. – 1989. – V. 39. – P. 4828 – 4830.
  9. Mott N.F. The Electrical Conductivity of Transition Metals // Proc. Roy. Soc. – 1936. – V. 153. – P. 699 – 717.
  10. Mott N.F. Electrons in Transition Metals // Adv. Phys. – 1964. – V. 13. – P. 325.
  11. Погорілий А.М., Рябченко С.М., Товстолиткін О.І. Спінтроніка. Основні явища. Тенденції розвитку // Укр. фіз. журн. Огляди. – 2010. – т. 6, № 1. – С. 37 – 97.
  12. Schmidt G. Concepts for Spin Injection into Semiconductors – a Review // J.Phys. D: Appl. Phys. – 2005. – V. 38. – P. R107 – R122.
  13. Valet T., Fert A. Theory of the perpendicular magnetoresistance in magnetic multilayers // Phys. Rev. B. – 1993. – V. 48. – P. 7099.
  14. Sears F.W., Salinger G.L. Thermodynamics, Kinetic Theory, and Statistical Thermodynamics. – Boston: Addison-Wesley. – 1975. – pp. 331 – 336, 355 – 361.
  15. Kubo R. Statistical-Mechanical Theory of Irreversible Processes.I. General Theory and Simple Applications to Magnetic and Conduction Problems // J.Phys.Soc. Japan. – 1957. – V. 12. – P. 570 – 586.
  16. Martin P.C., Schwinger J. Theory of many-particle systems. I // Phys. Rev. – 1959. – V. 115, N 6. – P. 1342 – 1373.
  17. Kadanoff L.P., Baym G. Quantum Statistical Mechanics. – New York: W.A.Benjamin. – 1962.
  18. Keldysh L.V. Diagram Technique for Non-Equilibrium Processes // ЖЭТФ. – 1964. – Т. – 47. – С. 1515 – 1527 (Sov. Phys. JETP. – 1965. – V. 20. – P. 1018).
  19. Takahashi S., Maekawa S. Spin Injection and Detection in Magnetic Nanostructures // Phys. Rev. B. – 2003. – V. 67. – P. 052409.
  20. Третяк О.В., Львов В.А., Барабанов О.В. Фізичні основи спінової електроніки // Київ: Вид-во Київського університету. – 2002. – 314 С.
  21. Данилов Ю.А., Демидов Е.С., Ежевский А.А. Основы спинтроники // Нижний Новгород: Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевскогою. – 2009. – 173 С.
  22. Аплеснин С.С. Основы спинтроники // Санкт-Петербург: Изд-во ЛАНЬ. – 2010. – 288 С.
  23. Tsoi M., Jansen A.G.M., Bass J., Chiang W.-C., Seck M., Tsoi V., Wyder P. Excitation of a Magnetic Multilayer by Electric Current // Phys. Rev. Lett. – 1998. – V. 80. – P. 4281.
  24. Myers E.B., Ralph D.C., Katine J.A., Louie R.N., Buhrman R.A. Current-Induced Switching of Domains in Magnetic Multilayer Devices // Science. – 1999. – V. 285. – P. 867 – 870.
  25. Katine J.A., Albert F.J., Buhrman R.A., Myers E.B., Ralph D.C. Current-Driven Magnetization Reversal and Spin-Wave Excitations in Co/Cu/Co Pillars // Phys. Rev. Lett. – 2000. – V. 84. – P. 3149 – 3152.
  26. Berger L. Emission of spin waves by a magnetic multilayer traversed by a current // Phys.Rev. B. – 1996. – V. 54, N 13. – P. 9353 – 9358.
  27. Slonczewski J.C. Current-driven excitation of magnetic multilayers // J. Magn. Magn. Mater. – 1996. – V. 159. – P. L1.
  28. Bazaliy Y.B., Jones B.A., Zhang S.-C. Modification of the Landau-Lifshitz equation in the presense of a spin-polarized current and colossal- and giant-magnetoresistive materials // Phys.Rev. B. – 1998. – V. 57. – P. R3213 – R3216.
  29. Sun J.Z. Spin-current interaction with a monpdomain magnetic body: A model study // Phys.Rev. B. – 2000. – V. 62. – P. 570.
  30. Ralph D.C., Stiles M.D. Spin transfer torques // J. Magn. Magn. Mater. – 2008. – V. 320. – P. 1190 – 1216.
  31. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. К теории дисперсии магнитной проницаемости ферромагнитных тел // Phys. Z. Sowjetunion. – 1935. – V. 8. – P. 153 – 169.
  32. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. К теории дисперсии магнитной проницаемости ферромагнитных тел // Ландау Л.Д. Собрание трудов в 2 т. Под ред. Е.М. Лифшица. М.: Наука. – 1969. – Т. 1. – С. 97.
  33. Gilbert T. A phenomenological theory of damping in ferromagnetic materials // IEEE Transactions on Magnetics. – 2004. – V. 40, N 6. – P. 3443 – 3449.
  34. Звездин А.К., Звездин К.А., Хвальковский А.В. Обобщенное уравнение Ландау — Лифшица и процессы переноса спинового момента в магнитных наноструктурах // УФН. – 2008. – Т. 178. – С. 436 – 442.
  35. Mewes Tim. Magnetization dynamics including spin-torque et al // www.bama.ua.edu/~tmewes/.
Download full text (PDF)