spin dependent scattering(스핀 의존 산란)

요약

강자성체와 같이 스핀이 정렬되어있는 물질을 전류가 통과할 때 전자는 산란되는데, 산란하는 과정에 electron spin의 방향은 보존이 되나, 전자가 산란되는 정도가 전자의 스핀 방향에 따라 빈도수가 다르다는 이론이다.

정의상 가정	magnetic material_강반자성AFM(antiferromagnetic), 강자성FM(ferromagnetic), paramagnetic, diamagnetic spin in quantum mechanics Nearly free electron model_밴드갭(band gap) 원자
내용상 가정
공식
단위
응용	스핀 전류(spin current)_spin polarized current(스핀 분극 전류), two current model(이중 전류 모델)

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spin dependent scattering은 전자가 일어날 때 일어나는 산란입니다.

그럼 그냥 산란과 다른점은 무엇이냐!!

바로 전자가 가지고 있는 spin의 방향(spin up, spin down)에따라 산란 빈도가 다르다는 것입니다.

이러한 현상은 ferromagnetic에서 발생하는데,

먼저 아래와 같은 상황을 보겠습니다.

전자는 물질내의 impurity(원자 핵 등..)에 충돌하여 산란하는데

이때, Pauli's exclusion원리에 의해 전자는 다른 양자 스핀 상태를 가진 전자와만 충돌을 하여 산란할 수 있습니다.

따라서 물질내 스핀방향이 한쪽으로 치우쳐져있는 강자성체 같은경우에는 다른 방향의 스핀을 배척하게 됩니다.

또한 강자성체-자기전이금속과 같은 multi-layer의 경우 자기전이금속의 d bands에서 spin up, down 전자가 exchange interaction에 의해 분리되는데(강자성체의 spin down과 up의 포텐셜이 달라 up/down의 스위칭이 발생한다.), 비자기 금속에 있는 전자가 강자성체에 들어간다면 이 스핀분포를 맞추기위해 scattering이 일어나는 것도 이 spin dependent scattering에 영향을 준다고 보고됩니다.

추후 더 정확한 물리적 설명과 공식을 추가하겠습니다.

읽어주셔서 감사합니다!