スピン注入磁化反転の超高速実時間測定

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スピン注入磁化反転は磁場による磁化反転に代わる新たな磁化反転技術として高速・不揮発・大容量メモリに応用することができることからさまざまな研究が行われている。これまでスピン注入磁化反転における磁化反転ダイナミクスを理解するため、面内磁化素子を用い、高速磁化反転および反転時の高速実時間測定を行ってきた。また現在課題として挙げられる、熱安定性(磁化状態の熱耐性)と反転電流の低減から垂直磁化膜が注目されている。また垂直磁化膜を用いる利点としてはほかにも、磁気異方性の対称性が高いことが挙げられる。そこで本年も昨年に続き垂直磁化巨大磁気抵抗(GMR)素子を用いたスピン注入磁化反転の反転特性の研究を行った。超高速磁化反転を実現するうえでは反転過程における熱揺らぎが無視できる十分大きな電流を印加する必要であり、ダイナミック反転過程でのメカニズムを理解することが求められる。しかし、実デバイス設計においては、比較的電流の小さな領域での磁化反転ダイナミクス(熱アシスト磁化反転)も理解する必要がある。そこで熱アシストおよびダイナミック反転過程における反転確率モデル式を解析的に求めた。モデル式はこれまで経験的に用いられてきたものと係数が違い、実験的に正しいことを証明する必要がある。そこで次に、幅広い時間(ミリ秒からサブナノ秒)領域でスピン注入磁化反転の実験を行い、磁化反転確率分布の評価を行った。その結果、熱アシストおよびダイナミック反転を新モデル式でうまく説明できることを証明することに成功した。