空間反転対称性が破れた超格子薄膜を用いた巨大ジャロシンスキー守谷相互作用の探索

利用空间反演对称性破缺的超晶格薄膜探索巨型 Jarosinski Moriya 相互作用

• 批准号: 19J11763
• 负责人: 西村 幸恵
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J11763/
• 关键词: ジャロシンスキー守谷相互作用; 多層膜; フェリ磁性体

本研究で対象とするジャロシンスキー守谷相互作用（DMI）は次世代磁気記録素として期待されるキラルなスピン構造を安定化させる相互作用である。これまでの研究では主に界面を構成する物質の探索が行われてきたが、物質探索には限界がある。そこで系全体で空間反転対称性を破る多層膜構造を人工的に作成した点がこの研究において重要な点である。まず、DCマグネトロンスパッタを用いて空間反転対称性の破れたフェリ磁性体Si/SiO2 sub./Ta(5)/Pt(3)/[Co(0.5)/Gd (1)/Pt (1)]N/Ta(3) (unit : nm)多層膜を作製した。[Co(0.5)/Gd (1)/Pt (1)]を1ユニットとし積層回数を1 ≦ N ≦ 50まで変化させた。X線構造解析では、[Co/Gd/Pt]ユニットと全体の膜厚に対応したX線反射率プロファイルが得られた。また、SQUIDによる磁気特性評価の結果、すべての薄膜は磁化補償温度TMを持ち、垂直磁気異方性を示した。磁気特性はNの増加に伴い変化した。Coの磁化、Gd の磁化を分離して考え、さらに、[Co/Gd/Pt]ユニット中のCoと下地層Ptと接するCoの磁化が異なると仮定して計算したところ、測定結果と良い一致を示した。これらの結果から、積層回数を制御する事によって磁気特性を系統的に制御可能であることが示された。次に、作製した多層膜のうち1 ≦ N ≦ 5の試料を用いて、面内磁場印加下での磁壁移動現象の変化からDMIおよびスピン軌道トルク（SOT）の変化を系統的に調査した。その結果、Nが大きいほどSOT効率の最大値、DMIによる有効磁場ともに単調に減少した。人工的に作製した空間反転対称性の破れた多層膜構造のバンド構造を利用するためには電子やスピンの拡散長を考慮し、界面の粗さ・HM/TMの膜厚比などを変化させることが必要であると考えられる。

This study is based on the next-generation magnetism based on the Moriya Interaction (DMI). The record element is expected to be recorded and the structure will be stabilized and the interaction will be recorded.これまでの Research では Main に Interface を Composition す る Material Exploration が 行 わ れ て き た が , Material Exploration に は Limit が あ る. The overall spatial inverse symmetry of the system is broken, the multi-layer membrane structure is artificially made, and the research on it is an important point.まず、DCマグネトロンスパッタをUse the space inverse symmetry of the space to break the magnetic material Si/SiO2 sub./Ta(5)/Pt(3)/[Co(0.5)/Gd (1)/Pt (1)]N/Ta(3) (unit: nm) multilayer film is produced. [Co(0.5)/Gd (1)/Pt (1)]を1ユニットとしStacking numberを1 ≦ N ≦ 50まで変化させた. X-ray structure analysis, [Co/Gd/Pt] overall film thickness, X-ray reflectivity, etc.また, SQUID magnetic properties evaluation results, すべての thin film magnetization compensation temperature TM maintenance, vertical magnetic anisotropy display. The improvement of magnetic properties is accompanied by changes. Co magnetization, GdのMagnetizationをSeparationして卡え、さらに、[Co/Gd/Pt]ユニット中のCoと Lower Formation Pt The magnetization and magnetization of the Co-coated magnet are different and the calculation is done, and the measurement results are consistent and consistent.これらのRESULTS から、laminated times をcontrol する事によってmagnetic properties を system にcontrol possibility であることが Show された.三に、Multi-layer film のうち1 ≦ N ≦ 5. We investigated the modification of the magnetic wall movement phenomenon using the sample and the in-plane magnetic field application of the DMI Orbital System (SOT).そのresult, Nが大きいほどどMAXIMUM value of SOT efficiency, DMIによるeffective magnetic field and ともに単にREDUCEDした. Artificial production, spatial inverse symmetry, multi-layer film structure, structure utilization, electronics, and electronics It is necessary to consider the thickness of the interface, the roughness of the interface, and the film thickness ratio of HM/TM.

项目成果

Fabrication of Ferrimagnetic Co/Gd/Pt Multilayers with Structural Inversion Symmetry Breaking

具有结构反演对称性破缺的亚铁磁 Co/Gd/Pt 多层膜的制备

• DOI: 10.3379/msjmag.2001r002
• 发表时间: 2020
• 期刊: Journal of the Magnetics Society of Japan
• 作者: Nishimura T.;Haruta M.;Kim D.-H.;Shiota Y.;Iwaki H.;Kan D.;Moriyama T.;Kurata H.;Ono T.
• 通讯作者: Ono T.

Dzyaloshinskii-Moriya interaction and damping-like spin-orbit torque in Co/Gd/Pt ferrimagnetic multilayers

Co/Gd/Pt 亚铁磁多层膜中的 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用和类阻尼自旋轨道扭矩

• 发表时间: 2020
• 作者: Dwiky Rendra Graha Subekti;Agato Murata;Yuji Itoh;Satoshi Takahashi,and Kiyoto Kamagata;Tomoe Nishimura
• 通讯作者: Tomoe Nishimura

ソウル大学校/韓国科学技術研究所/大邱慶北科学技術院(韓国)

首尔国立大学/韩国科学技术研究院/大邱庆北科学技术研究院（韩国）

Co/Gd/Ptフェリ磁性多層膜におけるジャロシンスキー守谷相互作用とスピン軌道トルク

Co/Gd/Pt 亚铁磁多层薄膜中的 Jarosinski Moriya 相互作用和自旋轨道扭矩

• 发表时间: 2019
• 作者: W. Yang;E. Lötstedt;K. Yamanouchi;大越慎一;Katsuhiro Hayashi;西村幸恵
• 通讯作者: 西村幸恵