Detection of domain wall dynamics and estimation of magnetic parameters

磁畴壁动力学检测和磁参数估计

• 批准号: 21H01396
• 负责人: 田中 輝光
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01396/
• 关键词: 磁壁移動型メモリ; スピントランスファートルク; スピン偏極率; マイクロマグネティックシミュレーション; 磁性細線; スピン軌道トルク

アモルファス磁性細線に形成された磁壁の移動特性測定において本年度は以下のような研究成果を得た。アモルファス磁性薄膜であるTb/Co積層薄膜をスパッタ法により作製し、フォトリソグラフィー法を用いて細線状に加工して磁性細線を作製した。作製した薄膜上部に絶縁層を成膜し，さらにその上部に磁壁導入用のヘアピンコイルを作製して磁壁導入および磁壁移動の閾電流を測定した。磁化反転閾磁界よりやや小さな外部磁界を細線全体に印加した状態で，ヘアピンコイルにパルス電流を加えることで細線の一部にのみ磁壁ペアを導入し、その後，磁性細線に電流を印加して磁壁移動実験を行った。なお、本研究ではスピン偏極率を推定することが目的であるため、磁性細線の下部または上部に重金属層は形成しておらずスピン軌道相互作用の影響は現れない構造になっている。本研究では磁壁そのものを画像で見るのではなく、レーザーが照射された微小領域の磁化の向きをKerr出力により検出する方法となっている。磁壁を導入した磁性細線にパルス電流を印加すると、ある電流値を超えるとKerr出力に変化が見られた。同様の実験を磁界強度変化させて行ったところ、磁壁移動をアシストする磁場強度が大きいほど閾電流が小さいことが分かったが、Kerr出力の変化量も異なることが確認された。磁壁がKerrスポットを抜けて十分遠方に移動していれば、Kerr出力は外部磁界強度に依らず一定となるはずであるため、本研究で得られたKerr出力変化は磁壁移動ではなく、電流導入による熱の影響で磁化反転した、もしくは電流導入によりTbCo薄膜の磁気特性そのものが変化した可能性が挙げられる。仮に磁壁移動によりKerr出力が変化したと仮定して、前年度に実施したマイクロマグネティックシミュレーションと比較するとスピン偏極率は0.1程度である。

ア モ ル フ ァ ス magnetic thin line に form さ れ の mobile measuring magnetic wall た に お い て は this year following の よ う な research を た. ア モ ル フ ァ ス magnetic thin film で あ る Tb/Co deposition film を ス パ ッ タ method に よ り as し, フ ォ ト リ ソ グ ラ フ ィ を ー method with い て fine linear に processing し て magnetic thin line を cropping し た. Cropping し た upper layer に never try を into film し, さ ら に そ の magnetic wall upper に import with の ヘ ア ピ ン コ イ ル を cropping し magnetic wall て import お よ mobile magnetic wall び の determination of threshold current を し た. Magnetization reverse planning threshold magnetic boundary よ り や や small さ な external magnetic boundary を thread all に Inca し で た status, ヘ ア ピ ン コ イ ル に パ ル ス current を adds え る こ と で の a thin lines に の magnetic wall み ペ ア を import し, そ の, magnetic current thread に を Inca し て mobile magnetic wall be 験 を line っ た. な お, this study で は ス ピ ン partial pole rate を presumption す る こ と が purpose で あ る た め, magnetic thin line の lower ま た は upper に は heavy metal layer formed し て お ら ず ス ピ ン の orbital interaction affect は now れ な い tectonic に な っ て い る. This study で magnetic wall は そ の も の を portrait で see る の で は な く, レ ー ザ ー が irradiation さ れ た の magnetized tiny field の to き を Kerr output に よ り 検 out す る method と な っ て い る. Magnetic wall を import し た magnetic thin line に パ ル ス current を Inca す る と, あ る current numerical を super え る と Kerr output に variations change が see ら れ た. With others in の be 験 を magnetic boundary strength variations change さ せ て line っ た と こ ろ magnetic wall, mobile を ア シ ス ト す る large magnetic field intensity が き い ほ ど threshold current が small さ い こ と が points か っ た が, Kerr output の - momentum も different な る こ と が confirm さ れ た. Magnetic wall が Kerr ス ポ ッ ト を sorting け て very distant に mobile し て い れ ば, Kerr output は external magnetic intensity に in ら ず certain と な る は ず で あ る た め, this study で ら れ た Kerr output - the mobile magnetic wall は で は な く, current import に よ る hot の influence で magnetization reverse planning し た, も し く は current import に よ り TbCo film The magnetic properties of <s:1> そ そ が が が transformation <s:1> た possibility が挙げられる. Mobile magnetic wall 仮 に に よ り Kerr output が variations change し た と 仮 set し て, former annual に be applied し た マ イ ク ロ マ グ ネ テ ィ ッ ク シ ミ ュ レ ー シ ョ ン と compare す る と ス ピ ン partial pole rate は 0.1 degree で あ る.

项目成果

Numerical analysis of magnetization switching assisted by AC voltage-controlled magnetic anisotropy effect

交流压控磁各向异性效应辅助磁化翻转的数值分析

• 发表时间: 2022
• 作者: X. Ya;K. Kawakami and T. Tanaka
• 通讯作者: K. Kawakami and T. Tanaka

Tb/Co 積層膜の磁気特性評価

Tb/Co层压薄膜的磁性能评价

• 发表时间: 2022
• 作者: 大神 博稀;牙 暁瑞，田中 輝光
• 通讯作者: 牙 暁瑞，田中 輝光

スピン波の位相情報を利用したDzyaloshinskii-Moriya 相互作用定数の推定に関する研究

利用自旋波相位信息估计Dzyaloshinskii-Moriya相互作用常数的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 執柄翔輝;牙暁瑞，田中輝光
• 通讯作者: 牙暁瑞，田中輝光

Sub-THz spin torque oscillation excited by inverse effective spin torque in ferrimagnetic material at angular momentum compensation composition

角动量补偿组合物中铁磁材料中逆有效自旋扭矩激发的亚太赫兹自旋扭矩振荡

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Kurokawa;N. Hashimoto;C. Liu;T. Tanaka and H. Yuasa
• 通讯作者: T. Tanaka and H. Yuasa

Approximation of microwave assisted magnetization switching field applied with incident angle

施加入射角的微波辅助磁化切换场的近似

• 发表时间: 2022
• 作者: K. Kawakami;X. Ya and T. Tanaka
• 通讯作者: X. Ya and T. Tanaka