Впервые зарегистрирован и изучен фазовый переход из ферромагнитного в парамагнитное состояние в баллистических наноконтактах Ni при протекании через них тока высокой плотности.

Отдел химической физики, лаборатория физики и химии поверхности.

Экспериментальное и теоретическое изучение особенностей протекания спин-поляризованного тока высокой плотности в ферромагнитных наноструктурах при различных режимах проводимости (баллистическом, туннельном или диффузионном) позволит физически обосновать условия применения подобных наноструктур в устройствах спиновой электроники для обработки и хранения информации.

Получены наноконтакты Ni с поперечным сечением от 1.5 до 12 нм с баллистическим и диффузионным режимами проводимости. При исследовании дифференциальных вольт-ампертных характеристик впервые зарегистрирован фазовый переход из ферромагнитного в парамагнитное состояние в баллистических наноконтактах Ni при протекании через них тока высокой плотности. Предложена теоретическая модель нагрева наноконтакта протекающим током, учитывающая релаксационные процессы в приконтактной области. Качественное и количественное согласие с экспериментом достигается при условии, что в баллистических НК не только энергия, но и время энергетической релаксации электрона зависят от приложенной разности потенциалов, если избыточная энергия электронов превышает характерные энергии фононов и магнонов. Показано, что величина напряжения U_C, необходимая для джоулева нагрева приконтактной области до критической температуры фазового перехода, не зависит от размера контакта только в диффузионном режиме. Для баллистических контактов U_C увеличивается с уменьшением размера наноконтакта. Теоретический анализ экспериментальных данных позволил: оценить длины свободного пробега при рассеянии электронов в Ni на примесях, фононах и магнонах при различных температурах; определить диаметры полученных наноконтактов и момент перехода от баллистического режима транспорта электронов к диффузному при увеличении размера наноконтакта.

Рис. 1. Переход от баллистического режима транспорта электронов к диффузному при увеличении размеров наноконтактов Ni.

Публикации:

1. Р.Г. Гатиятов, С.А. Зиганшина, А.А. Бухараев: Магнитосопротивление электрохимически изготовленных никелевых наноконтактов с квантованной проводимостью // Письма в ЖЭТФ, 86, 470 (2007).
2. R. G. Gatiyatov, V.N. Lisin, A. A. Bukharaev: Current-induced phase transition in ballistic Ni nanocontacts // Appl. Phys. Lett. 96, 093108 (2010).
3. Р. Г. Гатиятов, В. Н. Лисин, А. А. Бухараев: Баллистический и диффузный режимы транспорта электронов в наноконтактах магнeтиков // Письма в ЖЭТФ, 91, 461 (2010).