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構造制御されたサブミクロン磁性細線における単一磁壁のラチェット効果

结构控制亚微米磁线中单畴壁的棘轮效应

基本信息

批准号：
06J03026
负责人：
姫野敦史
金额：
$ 0.64万
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：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J03026/
关键词：
磁壁電流駆動ラチェット

项目摘要

非対称周期構造をもつサブミクロン磁性細線におけるスピントランスファー効果による磁壁の電流駆動現象について調べた。試料は電子線リソグラフィーとリフトオフ法によって作製し、磁気力顕微鏡(MFM)を用いて磁性細線中の磁壁を直接観察した。本研究から、磁性細線中の非対称構造から磁壁が電流駆動によってデピニングするために必要なしきい電流密度が磁壁の伝搬方向によって異なることが明らかになった。さらに、非対称構造からの磁壁のデピニングをアシストする外部磁場を印加した場合に、磁壁が電流駆動するために必要なしきい電流密度がどのように変化するかについて調べた。アシスト磁場はNiFe細線の長軸方向で、磁壁をデピニングさせたい向きに印加した。磁壁を非対称構造から電流駆動させた場合、アシスト磁場の増加とともにしきい電流密度が低減することが分かった。また、アシスト磁場を18Oe以上印加することで、ゼロ磁場下では磁壁が駆動しなかった方向にも磁壁を電流駆動させることができた。そして、磁壁を左方向、または右方向にデピニングさせる場合で、しきい電流密度のアシスト磁場依存性の傾きが異なる。このことから、電流駆動と磁場駆動を組み合わせることによっても、非対称構造によるピニング・ポテンシャルの非対称性を示す実験的に見出すことができた。したがって、磁壁の電流駆動においても磁壁ラチェット効果が発現することを結論付けることができた。また、この系についてLandau-Lifshitz-Gilbert方程式に基づくマイクロマグネティクス計算を行い、実験結果との対応や、磁壁ラチェット効果発現のメカニズムのモデル化を試みた。計算結果から、磁性細線中の非対称構造が磁壁の磁場駆動また電流駆動において非対称ポテンシャル障壁として働くことが明らかになった。また、磁壁の動的挙動シミュレーションから、磁壁ラチェットは磁性細線中に作り込んだ非対称ポテンシャル構造と磁壁内部の渦中心の細線軸と直交する方向へのわずかに変位によって生じる非平衡ポテンシャルによって発現する効果であると考えられる。

Non-symmetrical periodic structure is the result of current fluctuation of magnetic wall. The magnetic wall of the sample is directly observed by magnetic force micromirrors (MFM). In this study, the asymmetric structure of magnetic thin wire is studied. The magnetic wall has different current density and different current density. In addition, the magnetic wall of the asymmetric structure has a high current density, which is necessary for the external magnetic field. The magnetic field of NiFe thin wire in the long axis direction, the magnetic wall of NiFe thin wire in the middle direction The magnetic field increases when the current density decreases due to the asymmetric structure. The magnetic field is above 18Oe. The dependence of current density on magnetic field varies in the case where the magnetic wall is in the left direction and in the right direction. For example, if a magnetic field is generated, the magnetic field is generated. The magnetic field wall current fluctuation causes the magnetic field wall current fluctuation to occur. The results of the calculation of the Landau-Lifshitz-Gilbert equation are presented in the paper. The calculation results show that the asymmetric structure in the magnetic thin wire is the magnetic field fluctuation of the magnetic wall and the current fluctuation of the magnetic wall. The magnetic wall has a magnetic structure and a vortex center inside the magnetic wall. The axis of the magnetic thin wire is perpendicular to the axis of the thin wire. The magnetic wall has a magnetic structure and a vortex center inside the magnetic wall. The vortex center is perpendicular to the axis of the thin wire.