強磁性金属における電界誘起磁化反転に関する研究

铁磁金属中电场感应磁化反转的研究

• 批准号: 12J02212
• 负责人: 金井 駿
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J02212/
• 关键词: 電界誘起磁化反転; 垂直磁化容易; コバルト; 鉄; ホウ素; 酸化マグネシウム; 磁気トンネル接合; スピントロニクス

電界誘起磁化反転は、磁性層を電極として有するキャパシタ構造素子に電圧を印加し、磁化容易軸方向を一時的に切り替えることにより磁化が歳差運動を行うことを利用した磁化反転手法である。1年目で実証したこの電界誘起磁化反転時に付随する様々な現象について深く理解することを目指した。電界誘起磁化反転の確率が熱擾乱により乱される過程を、単磁区を仮定した計算機シミュレーションにより再現し、磁化歳差過程における熱擾乱の影響が磁化反転の制御性を悪化させる(過程が確率的になる)ことを明らかにした。歳差運動過程における熱擾乱の影響を直接測定するため、磁化方向に依存する磁気トンネル接合の抵抗変化により反射率が変化することを利用して、ナノ秒程度の時間領域で電界により誘起される磁化の歳差運動の様子を測定した。素子抵抗と接合面積の積と、素子サイズの最適化を行うことにより、検出信号強度を向上し、ナノ・メートルサイズの磁性体の1回の試行での電界誘起磁化歳差を世界で初め七実時間観測した。測定結果から、電界印加時間の経過につれての歳差運動振幅の減衰は10ナノ秒程度まで殆ど見られないが、歳差運動の位相の試行ごとの分散が著しく大きく、多数回の試行の結果を平均する確率測定では見かけの振動振幅が減衰することを明らかにした。この結果は、微小磁気デバイスの磁化ダイナミクスを理解する上で重要な知見となる。電界誘起磁化反転は磁化歳差運動を利用するという特性上、電圧制御時にオーバー・ドライブできないという原理的欠点があり、この克服のためにスピン注入磁化反転を併用する新しい磁化反転手法を提案した。提案手法を用い、スピン注入磁化反転による磁化反転よりも高速かつ低消費電力で、電界誘起磁化反転よりも電圧制御マージンが広い磁化反転を実証した。

Electric field induced magnetization reversal, magnetic layer electrode, structure element, electric voltage, magnetization easy axis direction, time shift, magnetization, time difference motion, time shift, magnetization reversal method, etc. In 1991, the phenomenon of magnetization inversion induced by electric field was deeply understood. The accuracy of magnetization inversion induced by electric field is affected by thermal disturbance in the process of magnetization inversion. The accuracy of magnetization inversion is affected by thermal disturbance in the process of magnetization inversion The influence of thermal disturbance on the process of differential motion is directly measured. The magnetization direction depends on the resistance of the magnetic field to the joint. The reflectivity changes. The time domain of the second degree is used. The influence of electrical field on the magnetization of differential motion is measured. The product of the element resistance and the joint area, the optimization of the element resistance, the detection of the signal intensity, the detection of the magnetic material, the detection of the electric field induced magnetization difference, the detection of the world's first seven years. The measurement results include: the average of the measurement accuracy of the vibration amplitude and attenuation of the amplitude of the annual difference motion, the average of the test results of the phase difference motion, the average of the test results of the phase difference motion, the average of the test results of the phase difference motion, the average of the test results of the phase difference motion, and the average of the test results of the phase difference motion. The results are important for understanding the magnetization of micro-magnetic particles. A new method of magnetization inversion is proposed to overcome the shortage of magnetization inversion in electric field induced magnetization inversion. The proposed method is to inject magnetization into the magnetic field at high speed and low power consumption, and to induce magnetization into the magnetic field at low power consumption.

项目成果

Magnetization switching by two successive voltage pulses

通过两个连续电压脉冲进行磁化切换

• 发表时间: 2014
• 作者: S. Kanai;H. Sato;M. Yamanouchi;S. Ikeda;Y. Nakatani;F. Matsukura. and H. Ohno
• 通讯作者: F. Matsukura. and H. Ohno

不揮発性集積回路応用に向けたCoFeB-MgO磁気トンネル接合の開発状況

非易失性集成电路应用CoFeB-MgO磁隧道结的发展现状

• 发表时间: 2013
• 作者: 池田正二;佐藤英夫;山ノ内路彦;深見俊輔;水沼広太朗;金井駿;石川慎也;松倉文礼;笠井直記;大野英男
• 通讯作者: 大野英男

垂直磁化CoFeB-MgO接合における電界誘起磁化反転

垂直磁化 CoFeB-MgO 结中电场感应磁化反转

• 发表时间: 2012
• 作者: 金井駿;山ノ内路彦;池田正二;仲谷栄伸;松倉文礼;大野英男
• 通讯作者: 大野英男

In-plane magnetic field dependence of electric field-induced magnetization switching

• DOI: 10.1063/1.4818676
• 发表时间: 2013-08-12
• 期刊: APPLIED PHYSICS LETTERS
• 影响因子: 4
• 作者: Kanai, S.;Nakatani, Y.;Ohno, H.
• 通讯作者: Ohno, H.

Electric Field Induced Magnetization Switching in CoFeB-MgO - Static Magnetic Field Angle Dependence -

CoFeB-MgO 中的电场感应磁化翻转 - 静态磁场角度依赖性 -

• DOI: 10.1109/tmag.2013.2278559
• 发表时间: 2014
• 期刊: IEEE Transactions on Magnetism
• 作者: Shun Kanai;Michihiko Yamanoichi;Shoji Ikeda;Yoshinobu Nak atani;Fumihiro Matsukura;and Hideo Ohno
• 通讯作者: and Hideo Ohno