SPIN INJEKSI PADA DIVAIS SPINTRONIKA HETEROSTRUKTUR DILUTE MAGNETIC SEMICONDUCTORS/SEMICONDUCTOR NON MAGNETIC (DMS/SNM) DENGAN TEBAL DMS TERBATAS

Abstract

Pada penelitian tahun kedua ini telah dilakukan pengamatan spin injeksi di dalam divais spintronika heterostruktur TiO2:Co/Si/TiO2:Co dan TiO2:Co/TiO2/TiO2:Co (DMS/SNM/DMS) secara numerik dan eksperimen. Struktur ini diajukan dengan harapan dapat meningkatkan derajat polarisasi spin dari pembawa muatan. Film heterostruktur difabrikasi dengan metode spin-coating. Film tipis TiO2:Co dengan kandungan Co =1,83%, telah diaplikasikan sebagai divais heterostruktur TiO2:Co/Si/TiO2:Co, disebabkan memiliki sifat respon magnetiknya yang lembut (Hc<1000 Oe) dan nilai magnetisasi saturasi (Ms) yang tinggi. Film heterostuktur TiO2:Co/Si/TiO2:Co dengan kontak Ohmik Ag telah difabrikasi untuk mengamati adanya fenomena magnetoresistansi. Karakteristik arus – tegangan diukur tanpa medan magnetik luar (H=0) dan dengan adanya medan magnetik luar (H=3500 Oe). Fenomena magnetoresistansi sebagai efek injeksi spin telah berhasil diamati. Lapisan TiO2:Co berperan sebagai DMS dan Si sebagai SNM. Struktur film tipis dimagnetisasi pada kuat medan H = 0 Oe dan H = 3500 Oe sejajar bidang substrat Si. Pembawa muatan yang spinnya telah terpolarisasi tersebut diinjeksi ke dalam semikonduktor non-magnetik Si dengan mengalirkan arus listrik melalui struktur tersebut. Akumulasi muatan terjadi pada salah satu jalur konduksi pada Si. Besarnya nilai ΔRD / R0 terhadap β (derajat spin terpolarisasi) dihitung dengan dengan syarat batas λD<<d, dan x0<<λN. Perhitungan dilakukan dengan menggunakan program matlab. Kurva memperlihatkan adanya ketergantungan panjang DMS (d) melalui ungkapan coth(d/λd) yang merupakan efek akumulasi spin. Plot kurva hubungan ΔRD/R0 terhadap β untuk struktur divais TiO2:Co/TiO2/TiO2:Co telah diinvestigasi. Besarnya magnetoresistansi dianalisisa dengan memperhitungkan besarnya konduktivitas yang bergantung pada medan magnetik luar. Hasil perhitungan secara matematis hubungan ΔRD/R0 terhadap β (derajat spin terpolarisasi) dengan panjang lapisan TiO2:Co yang divariasi, menunjukkan adanya fenomena dengan berkurangnya d (panjang lapisan TiO2:Co) maka nilai magnetoresistansi (ΔRD/R0) akan membesar. Hasil pengukuran magnetoresistansi (MR) secara eksperimen dilakukan pada heterostruktur TiO2:Co/TiO2/TiO2:Co. Hasil pengukuran MR menunjukkan bahwa dengan semakin berkurangnya ketebalan lapisan TiO2:Co (DMS) akan diperoleh nilai MR yang semakin membesar. Kurva hubungan Δρ/ρ versus medan magnet yang dihasilkan dari pengukuran MR pada heterostruktur TiO2:Co/TiO2/TiO2:Co menunjukkan besarnya nilai MR = 99% untuk ketebalan lapisan film tipis TiO2:Co sebesar 0,4 μm, sedangkan untuk MR = 56% diperoleh pada lapisan film tipis TiO2:Co dengan ketebalan 0,7 μm.