Spin valve tai spin valve on laite, joka koostuu kahdesta tai useammasta johtavasta magneettisesta materiaalista, jonka sähkövastus voi vaihdella kahden arvon välillä riippuen magnetoinnin suhteellisesta kohdistuksesta kerroksissa. Resistanssin muutos kerrosten magnetisoitumisen muutoksella tällaisessa pystysuorassa rakenteessa on seurausta jättimäisestä magnetoresistenssin vaikutuksesta . Laitteen magneettiset kerrokset kohdistavat "ylös" tai "alas" ulkoisen magneettikentän suunnan mukaan . Yksinkertaisimmassa tapauksessa spinventtiili koostuu ei-magneettisesta materiaalista, joka on kerrostettu kahden ferromagneetin välissä , joista toinen on kiinteä kerros (kiinnitetty ) antiferromagneettiin , joka nostaa sen magneettista koersitiivisuutta ja käyttäytyy "kovana" kerroksena, kun taas toinen ferromagneettinen kerros on vapaa ja käyttäytyy kuin "pehmeä" kerros. Koersitiivisuuden erosta johtuen pehmeä kerros muuttaa napaisuutta pienemmillä magneettikentän muutoksilla kuin kova kerros. Kun kohdistetaan sopivan vahvuista magneettikenttää, pehmeä kerros voi vaihtaa polariteettia kahdessa eri tilassa: rinnakkainen, matalan resistanssin tila, ja antiparallel, korkean resistanssin tilassa.
Spin-venttiilit luottavat elektronien kvanttiominaisuuteen, jota kutsutaan spiniksi . Koska tilojen elektronitiheys jakautuu Fermi-tasolla , ferromagneeteissa havaitaan puhdasta spinpolarisaatiota. Ferromagneetin läpi kulkeva sähkövirta kuljettaa siten sekä varauksen että spin-komponentin. Vertailun vuoksi, tavallisessa metallissa on yhtä monta spin ylös ja alas spin -elektroneja, joten tasapainotilanteessa tällaiset materiaalit tukevat nollaspin-varausvirtaa. Kuitenkin, kun virta johdetaan ferromagneetista normaaliin metalliin, myös spin siirtyy. Tavallinen metalli voi siten siirtää spinin yksittäisten ferromagneettien välillä, mikäli spindiffuusio on riittävän pitkä.
Spin-siirto riippuu magneettisten momenttien kohdistamisesta ferromagneeteissa. Jos virta virtaa esimerkiksi ferromagneettiin, jonka pääspin on "ylös", elektronit, joiden spin on ylöspäin, kulkevat rajapinnan läpi suhteellisen esteettömästi, ja elektronit, joiden spin on "alas", heijastuvat tai spin-flip-spin rajapinnassa. ferromagneetti putoaa täyttämättömään tilaan. Jos siis sekä kiinteä että vapaa kerros polarisoidaan samaan suuntaan, laitteen sähkövastus on suhteellisen pieni ja jos vapaan kerroksen napaisuus muuttuu magneettikentän vaikutuksesta, laitteessa on lisääntynyt vastus johtuen lisäenergiaan, joka tarvitaan spinin hajottamiseen toiseen tilaan.
Antiferromagneettista materiaalia tarvitaan yhden ferromagneettisen kerroksen kiinnittämiseksi (eli sen tekemiseksi kiinteäksi tai magneettisesti kovaksi). Tämä on seurausta suuresta negatiivisesta vaihtovuorovaikutuksesta ferromagneetin ja antiferromagneetin välillä kosketusalueella.
Ei-magneettinen kerros tarvitaan kahden ferromagneettisen kerroksen erottamiseen[ mitä? ] , jotta ainakin yksi niistä pysyy vapaana (magneettisesti pehmeä).
Pseudo-spin-venttiilin perustoimintaperiaate on identtinen perinteisen spinventtiilin kanssa[ mitä? ] , mutta sen sijaan, että eri ferromagneettisten kerrosten magneettista pakottavaa voimaa muuttaisi kiinnittämällä yksi antiferromagneettisella kerroksella, kaksi kerrosta tehdään erilaisista ferromagneeteista, joilla on erilainen koersitiivisuus, esimerkiksi FeNi ja Co. Huomaa, että koersitiivisuus on pääasiassa materiaalin ulkoinen ominaisuus ja sen vuoksi sen määräävät käsittelyolosuhteet.
Spin venttiilejä käytetään magneettisissa poimimissa ja kiintolevyn lukupäissä . [1] Niitä käytetään myös magneettisessa hajasaantimuistissa ( MRAM ).