Hall Effect in Magnetic Tunnel Junctions

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

We have constructed a theory of the Hall effect appearing during the passage of current in a magnetic tunnel junction due to the spin–orbit interaction in an insulator barrier in the approximation of a delta-shaped barrier potential. Both the normal Hall current flowing in metal banks as a result of asymmetric scattering in the tunneling barrier and the anomalous current existing only in the tunneling barrier due to the presence of the spin–orbit interaction in it are taken into account. We have considered the Rashba interaction that can be of intrinsic origin (noncentrosymmetric form of the barrier) or can be induced by an extraneous electric field emerging as a result of application of a potential difference to the barrier. Such a field can reach a value on the order of 109 W/m, which is close to intrinsic atomic fields. The Hall current has both linear and quadratic components in the voltage applied to the tunnel junction. The existence of the nonlinear Hall voltage corresponding to it has been illustrated experimentally in a CoFeB/MgO/Pt tunnel junction, in which the transverse (Hall) voltage has been measured in the Pt layer.

About the authors

E. A Karashtin

Institute for Physics of Microstructures, Russian Academy of Sciences

Email: eugenk@ipmras.ru
603950, Nizhny Novgorod, Russia

N. S Gusev

Institute for Physics of Microstructures, Russian Academy of Sciences; Lobachevsky Nizhny Novgorod State University

Email: jetp@kapitza.ras.ru
603950, Nizhny Novgorod, Russia; 603950, Nizhny Novgorod, Russia

I. Yu Pashen'kin

Institute for Physics of Microstructures, Russian Academy of Sciences

Email: jetp@kapitza.ras.ru
603950, Nizhny Novgorod, Russia

M. V Sapozhnikov

Institute for Physics of Microstructures, Russian Academy of Sciences; Lobachevsky Nizhny Novgorod State University

Email: jetp@kapitza.ras.ru
603950, Nizhny Novgorod, Russia; 603950, Nizhny Novgorod, Russia

A. A Fraerman

Institute for Physics of Microstructures, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: jetp@kapitza.ras.ru
603950, Nizhny Novgorod, Russia

References

  1. N. Nagaosa, J. Sinova, S. Onoda, A. H. MacDonald, and N. P. Ong, Rev. Mod. Phys. 82, 1539 (2010).
  2. J. Sinova, S. O. Valenzuela, J. Wunderlich, C. H. Back, and T. Jungwirth, Rev. Mod. Phys. 87, 1213 (2015).
  3. S. A. Tarasenko, V. I. Perel′, and I. N. Yassievich, Phys. Rev. Lett. 93, 056601 (2004).
  4. A. Matos-Abiague and J. Fabian, Phys. Rev. Lett. 115, 056602 (2015).
  5. A. Vedyaev, N. Ryzhanova, N. Strelkov, and B. Dieny, Phys. Rev. Lett. 110, 247204 (2013).
  6. A. Vedyaev, N. Ryzhanova, N. Strelkov, M. Titova, M. Chshiev, B. Rodmacq, S. Au ret, L. Cuchet, L. Nistor, and B. Dieny, Phys. Rev. B 95, 064420 (2017).
  7. A. V. Vedyaev, M. S. Titova, N. V. Ryzhanova, M. Ye. Zhuravlev, and E. Y. Tsymbal, Appl. Phys. Lett. 103, 032406 (2013).
  8. С. В. Вонсовский, Магнетизм, Наука, Москва (1971).
  9. Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Квантовая механика. Нерелятивистская теория, Наука, Москва (1989).
  10. A. M. Kriman, N. C. Kluksdahl, and D. K. Ferry, Phys. Rev. B 36, 5953 (1987).
  11. Е. А. Караштин, ФТТ 64, 1311 (2022).
  12. И. Ю. Пашенькин, М. В. Сапожников, Н. С. Гусев, В. В. Рогов, Д. А. Татарский, А. А. Фраерман, ЖТФ 89, 1732 (2019).
  13. E. A. Karashtin, J. Magn. Magn. Mater. 552, 169193 (2022).
  14. N. S. Gusev, A. V. Sadovnikov, S. A. Nikitov, M. V. Sapozhnikov, and O. G. Udalov, Phys. Rev. Lett. 124, 157202 (2020).
  15. A. Brataas, Y. Tserkovnyak, G. E. W. Bauer, and B. I. Halperin, Phys. Rev. B 66, 060404(R) (2002).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».