Znanost - nova postignuća i druge obavijesti

 

 

 

 


Broj posjeta:
108836

Pozivamo članove Fizičkog odsjeka da dostave na e-mail kratki sažetak (MS Word ili plain text) s bar jednom slikom i opisom te referencama rada koji žele prezentirati.

Odlukom Vijeća PMF-a od 24.2.2017. afilijacije FO pišu se:  Department of Physics, Faculty of Science, University of Zagreb, Bijenička c. 32, 10000 Zagreb, Croatia


[Intervju na Trećem programu Hrvatskog radija, od 09. svibnja 2011.] U najnovijem broju prestižnog časopisa Physical Review Letters od 25. ožujka 2011. zaposlenici Fizičkog odsjeka prof. dr. sc. Amir Hamzić i doc. dr. sc. Mario Basletić objavili su, u suradnji s prof. dr. Albertom Fertom, dobitnikom Nobelove nagrade za fiziku 2007. godine (Unite Mixte de Physique CNRS/Thales, Francuska), prof. dr. Yoshichika Otanijem (Universiy of Tokyo) i njihovim suradnicima, rad „Extrinsic Spin Hall Effect Induced by Iridium Impurities in Copper“ [1].

Od otkrića 1879 godine pa do prije desetak godina, pojam 'Hallov efekt' bio je rezerviran za opisivanje nagomilavanja ('razdvajanja') naboja uslijed djelovanja magnetskog polja okomito na električnu struju elektrona (slika 1, lijevo). Nedavno je, međutim, eksperimentalno potvrđeno postojanje i spinskog Hallovog efekta (SHE), teorijski predviđenog 1971. godine: pri prolazu kroz neki materijal elektron se sudara s primjesama i raspršuje; ako to raspršenje ovisi o spinu, elektroni s različitim spinovima bit će otklonjeni na suprotne strane. U tom slučaju se, osim nakupljanja naboja, može pojaviti i akumulacija spinova suprotnih smjerova (slika 1, desno). 

Slika 1. Lijevo: Normalni Hallov efekt - magnetsko polje izaziva otklon elektrona koji se gibaju pod utjecajem električnog polja. Zbog akumulacije naboja javlja se Hallov napon, ali nema neto spinske akumulacije, jer je broj nosilaca s jednom i drugom orijentacijom spina jednak. Desno: Spinski Hall efekt izazvan je spinski ovisnim otklonom nosilaca; Hallovog napona nema ako je broj otklonjenih nosilaca s različitom orijentacijom spina jednak, ali se javlja akumulacija spina.

 

Ako izuzmemo vanjsko magnetsko polje, tada u nekom nemagnetskom materijalu možemo ostvariti samo akumulaciju tj. razdvajanje spinova. Osim ovog direktnog spinskog Hallovog efekta, od velikog je značaja i tzv. inverzni spinski Hallov efekt (ISHE), u kojem spinska struja, dakle struja u kojoj postoji tok spina ali ne i naboja, uslijed spinski ovisnog raspršenja generira tok naboja odnosno električnu struju (slika 2). Oba efekta, SHE i ISHE, od vrlo su velikog interesa za daljnji razvoj spintronike i uređaja koji se zasnivaju samo na manipulaciji spina elektrona.

Slika 2. - Interakcija spina i naboja: Klasičnu struju naboja čine elektroni s dvije (suprotne) orijentacije spina. (a) Ako se elektroni raspršuju na primjesama koje međudjeluju sa spinovima (tzv. spin-orbit interakcija) struja naboja se razdvaja na dvije komponente, koje se otklanjaju na suprotne strane i javlja se rezultantna spinska struja koja je okomita na struju naboja (spinski Hall efekt). (b) ako se u nemagnetski materijal injektira spinska struja iz feromagneta, ona međudjeluje s primjesama i dovodi do pojave struje naboja okomite na spinsku struju, što se manifestira kao pad napona (inverzni spinski Hall efekt)

 

U našem radu proučavan je upravo ISHE injektiranjem spinske struje u CuIr elektrodu i njegova ovisnost o koncentraciji primjesa iridija u bakru. U eksperimentalnom postavu (slika 3) spinska struja iz NiFe elektrode (Py1 i Py2) ulazi (preko Cu elektrode) u CuIr uzorak, gdje se, uslijed asimetričnog raspršenja na primjesama iridija generira tok naboja, koji izaziva pad napona. Rezultati pokazuju da je opaženi (I)SHE proporcionalan koncentraciji iridija, te da je efikasnost pretvorbe 'spinska struja' – 'električna struja' (tzv. spinski Hallov kut) veća nego u dosadašnjim mjerenjima SHE u čistim metalima, što ukazuje da je raspršenje na nemagnetskim primjesama, prikladniji način za dobivanje velikog iznosa SHE. 

 

Slika 3. (a) Slika eksperimentalnog postava dobivena skenirajućom elektronskom mikroskopijom: spinska struja iz NiFe elektrode (Py1 i Py2) ulazi (preko Cu elektrode) u CuIr uzorak, gdje se, uslijed asimetričnog raspršenja na primjesama iridija generira tok naboja, koji izaziva pad napona. (b) Shematski prikaz pojave inverznog SHE. (c) Linearna ovisnost Hallovog otpora CuIr uzorka o koncentraciji iridija.

 

[1] Y. Niimi, M. Morota, D. H. Wei, C. Deranlot, M. Basletić, A. Hamzić, A. Fert and Y. Otani, Phys. Rev. Lett. 106 126601 (2011) 

 

 

 

Autor: webmaster FO
Popis obavijesti

POVEZNICE

elektronički izvori

OPEN ACCESS