Fe、Co、Ni、Fe$_4$N及半金属铁磁体中的各向异性磁阻效应：系统性分析

我们从理论上分析了体心立方Fe (+)、面心立方Co (+)、面心立方Ni (+)、Fe$_4$N (-)以及一种半金属铁磁体 (-)的各向异性磁阻(AMR)效应。各括号中的符号代表实验观测到的AMR比值的符号。这里我们对由自旋极化传导态和带有自旋-轨道相互作用的局域d态组成的系统采用双电流模型。从该模型出发，我们首先导出了AMR比值的一般表达式。该表达式包含$\sigma$自旋($\sigma=\uparrow$或$\downarrow$)传导态的电阻率$\rho_{s \sigma}$，以及由从传导态到局域d态的s-d散射过程引起的电阻率。基于该表达式，我们接着发现了AMR比值符号与s-d散射过程之间的关系。此外，我们得到了适用于各相应材料的AMR比值表达式。利用这些表达式，我们计算了它们的AMR比值，其中表达式考虑了各相应材料的$\rho_{s \downarrow}/\rho_{s \uparrow}$值。计算得到的AMR比值与实验结果吻合良好。