Nobelova cena za fyziku Ladislav Havela. MFF UK Praha

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Nobelova cena za fyziku 2007. Ladislav Havela. MFF UK Praha"

Dominik Beneš
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Nobelova cena za fyziku 2007 Ladislav Havela MFF UK Praha 2013

2 GMR Effect Obří magnetorezistence Albert Fert (narozen v Carcassone ve Francii). Vystudoval École Normale Supérieure v Paříži. V roce 1970 získal titul PhD na Université Paris-Sud, kde působí dodnes jako profesor a ředitel pro výzkum společné laboratoře CNRS (francouzská národní výzkumná organizace) a Thales group, významné francouzské firmy zabývající se elektronikou. Peter Grünberg (narozen v Plzni v protektorátu Čechy a Morava). Poté, co byl po válce se svými rodiči odsunut, studoval v Německu, na Univerzitě Johanna Wolfganga Goetha ve Frankfurtu a na Technice v Darmstadtu, kde získal v roce 1969 titul PhD. Největší část jeho kariéry je spojena s působením ve Výzkumném centru Jülich, kde působil až do svého penzionování v roce 2004.

3 Dva druhy elektronových stavů v kovech - lokalizované, atomové vnitřní atomové hladiny, 4f v lanthanoidech - delokalizované, itinerantní - Blochovy funkce Dvě formy popisu - nekompatibilní

4 Kde se berou magnetické momenty a jejich uspořádání...?? Dobře to chápeme např. pro jednotlivý atom...hundovy pravidla 1. Maximalizace spinu...výměnná interakce

5 Elektron je záporně nabitý fermion se spinem ½ - Ψ(1,2)= Ψ(2,1) antisymetrická vlnová funkce

6 Výměnná interakce je silná v rámci atomů ale projevuje se i u elektronů, které mohou putovat krystalem...vede k nerovnováze obsazení stavů se spinem nahoru a dolů...vznik magnetizace např. na Fe E F N(E) δe Ε kin = N(E F )(δe) 2 energy Ε int = -U [N(E F )(δe)] U*N(E F ) > 1 spontaneous splitting.stoner criterion

7 Transitivní kovy s částečně zaplněnou d-slupkou Kovy s magnetickým uspořádáním Transitivní kovy s částečně zaplněnou f-slupkou

8 Jen malá část elektronů (v intervalu k B T okolo Fermiho meze) ovliňuje vlastnosti jako specifické teplo, susceptibilitu, elektrický odpor a může zprostředkovat spinovou informaci mezi sousedními atomy třeba pro lanthanoidy Fermiho plyn volné elektrony Fermiho-Diracova statistika 2 2 E = k / 2m ; p = k = 2π / λ e Dlouhovlnné elektrony Krátkovlnné

9 Magnetické pole ve tvaru δ-funkce, H*δ(r), působí na volné elektrony se spinem Spinová odezva osciluje kvůli tomu, že elekrony nemohou mít libovolně malé λ: σ(r) = H*G(2k F r) G( x) N( E )(2k 2π xcos x x 3 F F = 4 ) sin x Interakce RKKY

10 Grünberg: Uměle připravené multivrstvy Magnetický a nemagnetický element (např. Fe a Cr) Fe Cr Fe MBE epitaxe z molekulárních svazků P. Grünberg, R. Schreiber, Y. Pang, M.B. Brodsky, H. Sowers: Phys. Rev. Lett. 57 (1986) 2442.

11 Fert elektrický odpor ovlivněn spinově závislým rozptylem Odlišný potenciál V(r)=V nm (r)+2j(r)s*s Pro s = +1/2 je V(r)=V nm (r)-m s J(r) Pro s = -1/2 je V(r)=V nm (r)+m s J(r) Pravděpodobnost rozptylu je úměrná druhé mocnině... V 2 +m s2 J 2-2m s JV V 2 +m s2 J 2 +2m s JV...model dvou proudů se spinem nahoru a dolů, které mohou být popsány jako proudy dvěma paralelními vodiči s různými odpory

12 M nm M nm M nm M B = 0 V 1/R=1/R 1 +1/R 2 B > B c V

13 M. N. Baibich, J. M. Broto, A. Fert, F. Nguyen Van Dau, F. Petroff, P. Eitenne, G. Creuzet, A. Friedrichs, J. Chazelas: Phys. Rev. Lett. 61 (1988) The founding results of Albert Fert and Peter Grünberg (1988): change in the resistance of Fe/Cr superlattices at 4.2 K in external magnetic field H. The current and magnetic field were parallel to the [110] axis. The arrow to the right shows maximum resistance change. Hs is saturation field

14 Vlastnosti sloučenin uranu s hexagonální strukturou typu ZrNiAl

15 T UNiGa 250 i // c-axis ρ (µω cm) T 14 T 100 i c-axis T (K) Upturn due to the Fermi sufrace gapping

16 ρ (a.u.) M (µ B /U-atom) UNiGa H // i // c-axis T = 4.2 K V. Sechovský, L. Havela, L. Jirman, W. Ye, T. Takabatake, H. Fujii, E. Brück, F.R. de Boer, H. Nakotte: Giant Magnetoresistance Effects in UNiGa J.Appl.Phys. 70 (1991) 5794 Counts ale jen za nízkých teplot R 0H (µω cm) H // c-axis µ 0 H (T)

17 Magnetický záznam

18 Toshiba and Seagate introduced perpendicular recording drives in the time frame. Other drive vendors followed, and areal densities reached 400 gigabits per square inch by 2009 (asi 60 GBit/cm 2 ) při rychlostech 10 9 bit/s. Teoretický limit 40 Tbit/cm 2 v STM jen 100 bit/s rychlost

19 MRAM

20 Spin transfer torque STT-RAM

Podobné dokumenty

Princip magnetického záznamuznamu

Princip magnetického záznamuznamu Obrázky: IBM, Hitachi 1 Magnetické materiály (1) n I H = l B = μ H B l μ μ = μ μ 0 0 μ = 4π 10 r 7 2 [ N A ] n I Diamagnetické materiály: µ r < 1 (Au, Cu) Paramagnetické