補助書込SOT法による高速低消費磁化反転技術の開発とデバイス応用

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スピン軌道トルクを用いた磁化反転の高効率化に向けて補助書込ＳＯＴ法を用いた多方向からのスピン注入による磁化反転の効果やスピンの挙動を明らかにすることが本研究の目的である。本年度は，数値シミュレーションや理論による考察と実験とで分担して研究した。数値シミュレーションにおいては，高速磁化反転に向けて，高効率はＳＯＴ注入法の検討や，現実の系に近い数値シミュレーションを目標に研究を行なった。実験においては，補助書込ＳＯＴ法と従来のＳＯＴ法による磁化反転を比較しながら実験を行ない，より高速な磁化反転の実験実証を目指した。超真空成膜装置，微細加工装置，高周波プローバや２端子出力パルス生成器を用いることで，磁化反転時間の検討を可能した。これにより補助書込ＳＯＴ法が従来のＳＯＴ法よりも，同じ消費電力で比較して高速に磁化反転可能であることが明らかになった。磁化反転の数値シミュレーションにおいては，熱の効果（温度に依存した磁気モーメントの方向の揺らぎ）を導入することで，補助書込みＳＯＴ法がさらに高速な磁化反転を起こすことが明らかになった。熱揺らぎと反転時間の関係について発表した。また，薄膜だけでなく厚膜においてもＳＯＴ法によって高速な磁化反転が起ることが明らかになった。この結果から，ＳＯＴ法を用いた新たな磁気メモリデバイスの提案を行い，また，厚膜における磁化反転を発表した。厚膜や数百ナノメートルサイズの薄膜においては，磁化反転過程で複数の磁区が生成されることが数値シミュレーションによって示された。この磁区の堺である磁壁の長さの検討を従来よりも高精度な近似を用いて行ない，解析結果を発表した。