電界による磁壁駆動

これまで多磁区構造にあるCo超薄膜への電界の印加による磁区構造の変化から、磁壁エネルギーが電界により変化していることがわかったが、その変調の起源は実験的には明らかとなっていなかった。近年、磁気異方性エネルギーとともに磁壁のエネルギーに関連する交換スティフネス定数が電界によって変調されるということが理論的に示された。そこで、多磁区構造の磁区幅を定量的に評価し、磁気異方性定数・飽和磁化の電界変調の寄与を考慮することで、交換スティフネス定数が電界によりどれほど変化しているのかを調査した。その結果、交換スティフネス定数が約50%変化することがわかった。本結果は理論値と実験値とでは定量的な差はあるものの、変調方向は一致していた。実験的に交換スティフネス定数の電界制御を実現できたことはスピントロニクス分野における磁性制御に新た視点を与えるものと考えられる。さらに、磁壁エネルギーの変化を応用して電界による磁壁駆動を試みた。空間的に傾斜の付いた電界を試料に印加すれば、磁壁エネルギーにも空間的な勾配ができるため、無磁場・無電流でより磁壁エネルギーの低くなる方向へ磁壁を移動できると期待される。そこで、キャパシタ構造のゲート電極の面内方向に電圧を印加し、ゲート電極中の電位降下を利用して細線の長手方向に対して傾斜のついた電界を印加した。そして、一定磁場の下で磁壁移動を観察した結果、磁壁移動速度が位置に依存する振る舞いが見られた。この磁壁移動速度の位置依存性から磁壁エネルギーが位置に依存していることが確かめられたが、無磁場においては磁壁エネルギーの勾配に由来した磁壁移動は見られなかった。傾斜のついた電界の印加下における磁壁移動速度の磁場依存性から磁壁エネルギーの勾配に起因した有効磁場を見積もったが、本系においては磁壁移動を誘起するには小さすぎることが示された。

これまで多磁区構造にあるCo超薄膜への電界の印加による磁区構造の変化から、磁壁エネルギーが電界により変化していることがわかったが、その変調の起源は実験的には明らかとなっていなかった。近年、磁気異方性エネルギーとともに磁壁のエネルギーに関連する交換スティフネス定数が電界によって変調されるということが理論的に示された。そこで、多磁区構造の磁区幅を定量的に評価し、磁気異方性定数・飽和磁化の電界変調の寄与を考慮することで、交換スティフネス定数が電界によりどれほど変化しているのかを調査した。その結果、交換スティフネス定数が約50%変化することがわかった。本結果は理論値と実験値とでは定量的な差はあるものの、変調方向は一致していた。実験的に交換スティフネス定数の電界制御を実現できたことはスピントロニクス分野における磁性制御に新た視点を与えるものと考えられる。さらに、磁壁エネルギーの変化を応用して電界による磁壁駆動を試みた。空間的に傾斜の付いた電界を試料に印加すれば、磁壁エネルギーにも空間的な勾配ができるため、無磁場・無電流でより磁壁エネルギーの低くなる方向へ磁壁を移動できると期待される。そこで、キャパシタ構造のゲート電極の面内方向に電圧を印加し、ゲート電極中の電位降下を利用して細線の長手方向に対して傾斜のついた電界を印加した。そして、一定磁場の下で磁壁移動を観察した結果、磁壁移動速度が位置に依存する振る舞いが見られた。この磁壁移動速度の位置依存性から磁壁エネルギーが位置に依存していることが確かめられたが、無磁場においては磁壁エネルギーの勾配に由来した磁壁移動は見られなかった。傾斜のついた電界の印加下における磁壁移動速度の磁場依存性から磁壁エネルギーの勾配に起因した有効磁場を見積もったが、本系においては磁壁移動を誘起するには小さすぎることが示された。