Spingepolariseerde

Spingepolariseerde verwijst naar elektronen waarvan de populaties met spin-up en spin-down ongelijk zijn. Dit fenomeen komt vooral voor in magnetische materialen, waar de uitwisselingsinteractie de energiedelen van de twee spinkanalen splitst en daarmee een netto spinpolarisatie bij de Fermi-energie ontstaat. De mate van polarisatie wordt vaak uitgedrukt met de formule P = (N_up - N_down)/(N_up + N_down), waarbij N_up en N_down de aantallen toestanden voor de respectieve spins representeren. Spingepolarisatie kan ook extern opgewerkt worden via optische carrier-injectie of elektrische injectie.

Spingepolariseerde elektronen vormen een kernconcept in de tak spintronics, waar informatie werd beheerd met spins in plaats van of naast lading. Toepassingen omvatten magnetische sensoren, geavanceerde geheugentechnieken zoals magnetische tunneljunctions en spingeïnjecteerde transistors. De efficiëntie van deze processen hangt af van de mate van spinpolarisatie van de geproduceerde stroom en van de kwaliteit van interfaces tussen materialen.

Materialen tonen verschillende niveaus van spingepolarisatie. Traditionele ferromagneten zoals ijzer, kobalt en nikkel leveren doorgaans een aanzienlijke maar nooit volledige polarisatie. Halfmetalen zoals CrO2 en sommige Heusler-alloys kunnen theoretisch 100% spinpolarisatie bij de Fermi-energie realiseren, maar in de praktijk beperken defecten, interfacie-effecten en temperatuur deze waarde. De gemeten polarisatie is daardoor vaak lager dan geaveerde ideale waarden, wat een belangrijke uitdaging blijft bij de ontwikkeling van devices die op spinpolarisatie kunnen vertrouwen.