स्पिन वाल्व: Difference between revisions

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[[File:Spin valve schematic.svg|thumb|300px|right|छद्म स्पिन वाल्व का एक योजनाबद्ध आरेख। मुक्त परत चुंबकीय रूप से नरम होती है और स्थिर परत चुंबकीय रूप से कठोर होती है। जब चुंबकीय परतें समानांतर होती हैं तो विद्युत प्रतिरोध उनके संरेखित होने की तुलना में अधिक होता है।]]एक स्पिन वाल्व एक उपकरण है, जिसमें दो या दो से अधिक चुंबकीय सामग्री होती है, जिसका विद्युत प्रतिरोध परतों में चुंबकीयकरण के सापेक्ष संरेखण के आधार पर दो मूल्यों के बीच बदल सकता है। प्रतिरोध परिवर्तन [[विशाल चुंबकत्व]] का परिणाम है। बाहरी [[चुंबकीय क्षेत्र]] के आधार पर डिवाइस की चुंबकीय परतें ऊपर या नीचे संरेखित होती हैं। सबसे सरल मामले में, एक स्पिन वाल्व में दो फेरोमैग्नेटिज्म के बीच एक गैर-चुंबकीय सामग्री होती है, जिनमें से एक [[ प्रति[[लौह चुंबकत्व]] ]] द्वारा तय (पिन किया जाता है) होता है जो अपनी चुंबकीय ताकत बढ़ाने के लिए कार्य करता है और एक कठोर परत के रूप में व्यवहार करता है, जबकि दूसरा मुक्त होता है (अनपिन) और एक नरम परत के रूप में व्यवहार करता है। [[ज़बरदस्ती]] में अंतर के कारण, नरम परत कठोर की तुलना में कम लागू चुंबकीय क्षेत्र की ताकत पर ध्रुवीयता को बदल देती है। उचित शक्ति के एक चुंबकीय क्षेत्र के आवेदन पर, नरम परत ध्रुवीयता को बदल देती है, दो अलग-अलग राज्यों का निर्माण करती है: एक समानांतर, कम-प्रतिरोध राज्य और एक एंटीपैरल, उच्च-प्रतिरोध राज्य।
[[File:Spin valve schematic.svg|thumb|300px|right|छद्म घूर्णन वाल्व का योजनाबद्ध आरेख। मुक्त परत चुंबकीय रूप से नरम होती है और स्थिर परत चुंबकीय रूप से कठोर होती है। जब चुंबकीय परतें समानांतर होती हैं तो विद्युत प्रतिरोध उनके संरेखित होने की तुलना में अधिक होता है।]]'''घूर्णन वाल्व''' ऐसा उपकरण है, जिसमें दो या दो से अधिक चुंबकीय सामग्रियाँ उपलब्ध रहती है, जिसका विद्युत प्रतिरोध परतों में चुंबकीयकरण के सापेक्ष संरेखण के आधार पर दो मूल्यों के बीच परिवर्तित कर सकते है। इस प्रकार किसी प्रतिरोध परिवर्तन [[विशाल चुंबकत्व]] का परिणाम है। इस प्रकार बाहरी [[चुंबकीय क्षेत्र]] के आधार पर किसी यूक्ति के लिए चुंबकीय परतें ऊपर या नीचे संरेखित होती हैं। इस प्रकार सबसे सरल स्थिति में, घूर्णन वाल्व में दो फेरोमैग्नेटिज्म के बीच गैर-चुंबकीय सामग्री होती है, जिनमें से प्रति[[लौह चुंबकत्व]] द्वारा तय पिनों का उपयोग किया जाता है, जो अपनी चुंबकीय शक्ति बढ़ाने के लिए कार्य करता है और कठोर परत के रूप में व्यवहार करता है, जबकि दूसरा मुक्त होता है और नरम परत के रूप में व्यवहार करता है। [[ज़बरदस्ती|बल]] पूर्वक इसमें अंतर के कारण, नरम परत कठोर की तुलना में कम लागू चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति पर ध्रुवीयता को परिवर्तित कर देती है। उचित शक्ति के चुंबकीय क्षेत्र के आवेदन पर, नरम परत ध्रुवीयता को परिवर्तित कर देती है, दो अलग-अलग स्थितियों का निर्माण करती है: इस प्रकार समानांतर, कम-प्रतिरोध वाली स्थिति और एंटीपैरल, उच्च-प्रतिरोध वाली स्थिति इसका प्रमुख उदाहरण हैं।


== यह कैसे काम करता है ==
== यह कैसे कार्य करता है ==
स्पिन वाल्व इलेक्ट्रॉनों (और अन्य कणों) की क्वांटम संपत्ति के कारण काम करते हैं जिन्हें [[स्पिन (भौतिकी)]] कहा जाता है। फेरोमैग्नेट्स में [[फर्मी ऊर्जा]] पर इलेक्ट्रॉनों के राज्यों के घनत्व में विभाजन के कारण, शुद्ध स्पिन ध्रुवीकरण होता है। फेरोमैग्नेट से गुजरने वाला विद्युत प्रवाह इसलिए विद्युत आवेश और स्पिन घटक दोनों को वहन करता है। इसकी तुलना में, एक सामान्य धातु में ऊपर और नीचे स्पिन के साथ समान संख्या में इलेक्ट्रॉन होते हैं, इसलिए संतुलन स्थितियों में, ऐसी सामग्री शून्य नेट स्पिन घटक के साथ चार्ज करंट को बनाए रख सकती है। हालांकि, फेरोमैग्नेट से एक सामान्य धातु में करंट पास करके स्पिन को स्थानांतरित करना संभव है। एक सामान्य धातु इस प्रकार स्पिन को अलग-अलग फेरोमैग्नेट के बीच स्थानांतरित कर सकती है, जो लंबे समय तक पर्याप्त [[स्पिन प्रसार]] लंबाई के अधीन है।
घूर्णन वाल्व इलेक्ट्रॉनों (और अन्य कणों) की क्वांटम संपत्ति के कारण कार्य करते हैं जिन्हें [[स्पिन (भौतिकी)|घूर्णन (भौतिकी)]] कहा जाता है। फेरोमैग्नेट्स में [[फर्मी ऊर्जा]] पर इलेक्ट्रॉनों की स्थितियों के घनत्व में विभाजन के कारण, शुद्ध घूर्णन ध्रुवीकरण होता है। इस प्रकार फेरोमैग्नेट से गुजरने वाले विद्युत प्रवाह को इसलिए विद्युत आवेश और घूर्णन घटक दोनों को वहन करता है। इसकी तुलना में सामान्य धातु में ऊपर और नीचे घूर्णन के साथ समान संख्या में इलेक्ट्रॉन होते हैं, इसलिए संतुलन स्थितियों में, ऐसी सामग्री शून्य पूर्ण घूर्णन वाले घटकों के साथ आवेशित धारा को बनाए रख सकती है। चूंकि, फेरोमैग्नेट से सामान्य धातु में धारा पास करके घूर्णन को स्थानांतरित करना संभव है। सामान्य धातु इस प्रकार घूर्णन को अलग-अलग फेरोमैग्नेट के बीच स्थानांतरित कर सकती है, जो लंबे समय तक पर्याप्त [[स्पिन प्रसार|घूर्णन प्रसार]] लंबाई के अधीन है।


स्पिन ट्रांसमिशन फेरोमैग्नेट्स में चुंबकीय क्षणों के संरेखण पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, यदि फेरोमैग्नेट में करंट प्रवाहित हो रहा है, जिसका अधिकांश स्पिन स्पिन अप है, तो स्पिन अप वाले इलेक्ट्रॉन अपेक्षाकृत निर्बाध रूप से गुजरेंगे, जबकि स्पिन डाउन वाले इलेक्ट्रॉन फेरोमैग्नेट का सामना करने पर स्पिन करने के लिए या तो 'प्रतिबिंबित' होंगे या स्पिन फ्लिप बिखराव करेंगे। नई सामग्री में एक खाली ऊर्जा स्थिति खोजने के लिए। इस प्रकार यदि स्थिर और मुक्त दोनों परतों को एक ही दिशा में ध्रुवीकृत किया जाता है, तो उपकरण में अपेक्षाकृत कम विद्युत प्रतिरोध होता है, जबकि यदि लागू चुंबकीय क्षेत्र को उलट दिया जाता है और मुक्त परत की ध्रुवीयता भी उलट जाती है, तो अतिरिक्त के कारण उपकरण में उच्च प्रतिरोध होता है स्पिन फ्लिप स्कैटरिंग के लिए आवश्यक ऊर्जा।
घूर्णन ट्रांसमिशन फेरोमैग्नेट्स में चुंबकीय क्षणों के संरेखण पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, यदि फेरोमैग्नेट में धारा प्रवाहित हो रहा है, जिसका अधिकांश घूर्णन अप रहता है, तो घूर्णन अप वाले इलेक्ट्रॉन अपेक्षाकृत निर्बाध रूप से गुजरेंगे, जबकि घूर्णन डाउन वाले इलेक्ट्रॉन फेरोमैग्नेट का सामना करने पर घूर्णन करने के लिए या तो 'प्रतिबिंबित' होंगे या घूर्णन फ्लिप को प्रसारित करेंगे। इस प्रकार नई सामग्री में खाली ऊर्जा स्थिति खोजने के लिए। इस प्रकार यदि स्थिर और मुक्त दोनों परतों को ही दिशा में ध्रुवीकृत किया जाता है, तो उपकरण में अपेक्षाकृत कम विद्युत प्रतिरोध होता है, जबकि यदि लागू चुंबकीय क्षेत्र को परिवर्तित कर देता है और मुक्त परत की ध्रुवीयता भी परिवर्तित हो जाती है, तो अतिरिक्त के कारण उपकरण में उच्च प्रतिरोध होता है घूर्णन फ्लिप स्कैटरिंग के लिए आवश्यक ऊर्जा का उपयोग किया जाता हैं।


=== एंटीफेरोमैग्नेटिक और नॉन-मैग्नेटिक लेयर्स ===
=== एंटीफेरोचुंबकीय और नॉन-चुंबकीय लेयर्स ===
फेरोमैग्नेटिक लेयर्स में से किसी एक को पिन करने के लिए एक एंटीफेरोमैग्नेटिक लेयर की आवश्यकता होती है (यानी, इसे स्थिर या चुंबकीय रूप से कठोर बनाना)। यह संपर्क में फेरोमैग्नेट्स और एंटीफेरोमैग्नेट्स के बीच एक बड़े नकारात्मक विनिमय इंटरैक्शन का परिणाम है।
फेरोचुंबकीय लेयर्स में से किसी को पिन करने के लिए एंटीफेरोचुंबकीय लेयर की आवश्यकता होती है, अर्ताथ इसे स्थिर या चुंबकीय रूप से कठोर बनाया जाता हैं। यह संपर्क में फेरोमैग्नेट्स और एंटीफेरोमैग्नेट्स के बीच बड़े नकारात्मक विनिमय इंटरैक्शन का परिणाम है।


दो फेरोमैग्नेटिक परतों को अलग करने के लिए गैर-चुंबकीय परत की आवश्यकता होती है ताकि उनमें से कम से कम एक मुक्त (चुंबकीय रूप से नरम) रहे।
दो फेरोचुंबकीय परतों को अलग करने के लिए गैर-चुंबकीय परत की आवश्यकता होती है ताकि उनमें से कम से कम मुक्त चुंबकीय रूप से नरम स्थिति में रहते हैं।


=== छद्म स्पिन वाल्व ===
=== घूर्णन वाल्व ===
एक छद्म स्पिन वाल्व के मूल संचालन सिद्धांत एक साधारण स्पिन वाल्व के समान होते हैं, लेकिन एक एंटीफेरोमैग्नेटिक परत के साथ एक को पिन करके अलग-अलग फेरोमैग्नेटिक परतों की चुंबकीय ज़बरदस्ती को बदलने के बजाय, दो परतें अलग-अलग फेरोमैग्नेट से अलग-अलग ज़बरदस्ती से बनी होती हैं। उदाहरण के लिए, NiFe and Co. ध्यान दें कि ज़बरदस्ती काफी हद तक सामग्रियों की एक बाहरी संपत्ति है और इस प्रकार प्रसंस्करण स्थितियों द्वारा निर्धारित की जाती है।
किसी घूर्णन वाल्व के मूल संचालन सिद्धांत साधारण घूर्णन वाल्व के समान होते हैं, लेकिन एंटीफेरोचुंबकीय परत के साथ को पिन करके अलग-अलग फेरोचुंबकीय परतों की चुंबकीय ज़बरदस्ती को परिवर्तित करने के अतिरिक्त, दो परतें अलग-अलग फेरोमैग्नेट से अलग-अलग करके बलपूर्वक बनी होती हैं। उदाहरण के लिए, NiFe और Co ध्यान दें कि बलपूर्वक अत्यधिक सीमा तक सामग्रियों की बाहरी संपत्ति है और इस प्रकार प्रसंस्करण स्थितियों द्वारा निर्धारित की जाती है।


== अनुप्रयोग ==
== अनुप्रयोग ==
स्पिन वाल्व का उपयोग चुंबकीय [[सेंसर]] और [[हार्ड डिस्क]] रीड हेड में किया जाता है।<ref>{{cite web | url=http://www.almaden.ibm.com/spinaps/research/smp/ | title=स्पिंट्रोनिक्स सामग्री और घटना अनुसंधान| accessdate=13 January 2012 }}</ref> उनका उपयोग मैग्नेटिक रैंडम एक्सेस मेमोरी ([[MRAM]]) में भी किया जाता है।
घूर्णन वाल्व का उपयोग चुंबकीय [[सेंसर]] और [[हार्ड डिस्क]] रीड हेड में किया जाता है।<ref>{{cite web | url=http://www.almaden.ibm.com/spinaps/research/smp/ | title=स्पिंट्रोनिक्स सामग्री और घटना अनुसंधान| accessdate=13 January 2012 }}</ref> उनका उपयोग चुंबकीय रैंडम एक्सेस मेमोरी ([[MRAM]]) में भी किया जाता है।


== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==
* [[स्पिन-ट्रांसफर टॉर्क]]
* [[स्पिन-ट्रांसफर टॉर्क|घूर्णन-प्रवाहित टॉर्क]]
* [[चुंबकीय सुरंग जंक्शन]]
* [[चुंबकीय सुरंग जंक्शन|चुंबकीय होल जंक्शन]]


== संदर्भ ==
== संदर्भ ==


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Latest revision as of 18:11, 15 June 2023

छद्म घूर्णन वाल्व का योजनाबद्ध आरेख। मुक्त परत चुंबकीय रूप से नरम होती है और स्थिर परत चुंबकीय रूप से कठोर होती है। जब चुंबकीय परतें समानांतर होती हैं तो विद्युत प्रतिरोध उनके संरेखित होने की तुलना में अधिक होता है।

घूर्णन वाल्व ऐसा उपकरण है, जिसमें दो या दो से अधिक चुंबकीय सामग्रियाँ उपलब्ध रहती है, जिसका विद्युत प्रतिरोध परतों में चुंबकीयकरण के सापेक्ष संरेखण के आधार पर दो मूल्यों के बीच परिवर्तित कर सकते है। इस प्रकार किसी प्रतिरोध परिवर्तन विशाल चुंबकत्व का परिणाम है। इस प्रकार बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के आधार पर किसी यूक्ति के लिए चुंबकीय परतें ऊपर या नीचे संरेखित होती हैं। इस प्रकार सबसे सरल स्थिति में, घूर्णन वाल्व में दो फेरोमैग्नेटिज्म के बीच गैर-चुंबकीय सामग्री होती है, जिनमें से प्रतिलौह चुंबकत्व द्वारा तय पिनों का उपयोग किया जाता है, जो अपनी चुंबकीय शक्ति बढ़ाने के लिए कार्य करता है और कठोर परत के रूप में व्यवहार करता है, जबकि दूसरा मुक्त होता है और नरम परत के रूप में व्यवहार करता है। बल पूर्वक इसमें अंतर के कारण, नरम परत कठोर की तुलना में कम लागू चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति पर ध्रुवीयता को परिवर्तित कर देती है। उचित शक्ति के चुंबकीय क्षेत्र के आवेदन पर, नरम परत ध्रुवीयता को परिवर्तित कर देती है, दो अलग-अलग स्थितियों का निर्माण करती है: इस प्रकार समानांतर, कम-प्रतिरोध वाली स्थिति और एंटीपैरल, उच्च-प्रतिरोध वाली स्थिति इसका प्रमुख उदाहरण हैं।

यह कैसे कार्य करता है

घूर्णन वाल्व इलेक्ट्रॉनों (और अन्य कणों) की क्वांटम संपत्ति के कारण कार्य करते हैं जिन्हें घूर्णन (भौतिकी) कहा जाता है। फेरोमैग्नेट्स में फर्मी ऊर्जा पर इलेक्ट्रॉनों की स्थितियों के घनत्व में विभाजन के कारण, शुद्ध घूर्णन ध्रुवीकरण होता है। इस प्रकार फेरोमैग्नेट से गुजरने वाले विद्युत प्रवाह को इसलिए विद्युत आवेश और घूर्णन घटक दोनों को वहन करता है। इसकी तुलना में सामान्य धातु में ऊपर और नीचे घूर्णन के साथ समान संख्या में इलेक्ट्रॉन होते हैं, इसलिए संतुलन स्थितियों में, ऐसी सामग्री शून्य पूर्ण घूर्णन वाले घटकों के साथ आवेशित धारा को बनाए रख सकती है। चूंकि, फेरोमैग्नेट से सामान्य धातु में धारा पास करके घूर्णन को स्थानांतरित करना संभव है। सामान्य धातु इस प्रकार घूर्णन को अलग-अलग फेरोमैग्नेट के बीच स्थानांतरित कर सकती है, जो लंबे समय तक पर्याप्त घूर्णन प्रसार लंबाई के अधीन है।

घूर्णन ट्रांसमिशन फेरोमैग्नेट्स में चुंबकीय क्षणों के संरेखण पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, यदि फेरोमैग्नेट में धारा प्रवाहित हो रहा है, जिसका अधिकांश घूर्णन अप रहता है, तो घूर्णन अप वाले इलेक्ट्रॉन अपेक्षाकृत निर्बाध रूप से गुजरेंगे, जबकि घूर्णन डाउन वाले इलेक्ट्रॉन फेरोमैग्नेट का सामना करने पर घूर्णन करने के लिए या तो 'प्रतिबिंबित' होंगे या घूर्णन फ्लिप को प्रसारित करेंगे। इस प्रकार नई सामग्री में खाली ऊर्जा स्थिति खोजने के लिए। इस प्रकार यदि स्थिर और मुक्त दोनों परतों को ही दिशा में ध्रुवीकृत किया जाता है, तो उपकरण में अपेक्षाकृत कम विद्युत प्रतिरोध होता है, जबकि यदि लागू चुंबकीय क्षेत्र को परिवर्तित कर देता है और मुक्त परत की ध्रुवीयता भी परिवर्तित हो जाती है, तो अतिरिक्त के कारण उपकरण में उच्च प्रतिरोध होता है घूर्णन फ्लिप स्कैटरिंग के लिए आवश्यक ऊर्जा का उपयोग किया जाता हैं।

एंटीफेरोचुंबकीय और नॉन-चुंबकीय लेयर्स

फेरोचुंबकीय लेयर्स में से किसी को पिन करने के लिए एंटीफेरोचुंबकीय लेयर की आवश्यकता होती है, अर्ताथ इसे स्थिर या चुंबकीय रूप से कठोर बनाया जाता हैं। यह संपर्क में फेरोमैग्नेट्स और एंटीफेरोमैग्नेट्स के बीच बड़े नकारात्मक विनिमय इंटरैक्शन का परिणाम है।

दो फेरोचुंबकीय परतों को अलग करने के लिए गैर-चुंबकीय परत की आवश्यकता होती है ताकि उनमें से कम से कम मुक्त चुंबकीय रूप से नरम स्थिति में रहते हैं।

घूर्णन वाल्व

किसी घूर्णन वाल्व के मूल संचालन सिद्धांत साधारण घूर्णन वाल्व के समान होते हैं, लेकिन एंटीफेरोचुंबकीय परत के साथ को पिन करके अलग-अलग फेरोचुंबकीय परतों की चुंबकीय ज़बरदस्ती को परिवर्तित करने के अतिरिक्त, दो परतें अलग-अलग फेरोमैग्नेट से अलग-अलग करके बलपूर्वक बनी होती हैं। उदाहरण के लिए, NiFe और Co ध्यान दें कि बलपूर्वक अत्यधिक सीमा तक सामग्रियों की बाहरी संपत्ति है और इस प्रकार प्रसंस्करण स्थितियों द्वारा निर्धारित की जाती है।

अनुप्रयोग

घूर्णन वाल्व का उपयोग चुंबकीय सेंसर और हार्ड डिस्क रीड हेड में किया जाता है।[1] उनका उपयोग चुंबकीय रैंडम एक्सेस मेमोरी (MRAM) में भी किया जाता है।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ "स्पिंट्रोनिक्स सामग्री और घटना अनुसंधान". Retrieved 13 January 2012.
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