層構造の非対称性を利用した磁気異方性の電界制御

利用层结构不对称性的磁各向异性电场控制

基本信息

批准号：
16J03105
负责人：
日比野有岐
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、層構造の非対称性を系における電流誘起スピン軌道トルクに着目し、その起源解明に関する研究を行った。スピン軌道トルクは、強磁性金属/重金属のベース構造にて面内方向に電流を流すことで、強磁性体にトルクが生じる現象である。スピン軌道トルクの生成機構は、これまでにスピンホール効果によるスピン流と強磁性体へのスピン注入等が提唱されてきた。一方で、強磁性金属/重金属の界面では界面散乱に起因した新たなスピン流生成機構が理論的に提唱された。この生成機構では、界面での非対称性に由来した有効磁場が大きな役割を担っている。そこで、本年度はこの新しいスピン流生成機構に起因したスピン軌道トルクの検出・系統的調査に焦点を当てた研究を行った。本研究では、界面において強いスピン軌道相互作用を有するとされるPt/Co界面に着目した。この界面は、界面に由来した強い垂直磁気異方性が発現する系でもある。対象となるスピン軌道トルクを実験的に検出するためにPt/Co構造に強磁性体のPyを接合させたPy/Pt/Coの三層構造を用い、Py層に生じる電流誘起トルクを定量的に測定した。その結果、スピンホール効果によるトルク成分に加えて、これまでの機構では説明ができない対称性を有するトルク成分が同時に観測された。詳細な解析の結果、上記の新たなスピン流生成機構によって説明ができることを明らかにした。加えて、このスピン流は界面構造を制御することによって、その大きさ・符号を制御できることが判明し、観測されたトルクが界面効果に由来したものであることを示した。

今年，我们专注于系统中电流诱导的自旋轨道扭矩的层结构的不对称性，并对阐明其起源进行了研究。自旋轨道扭矩是一种现象，其中当电流通过铁磁金属/重金属的基础结构在平面方向传递时，在铁磁物质中产生电流。到目前为止，已经提出了自旋轨道扭矩的生成机制，例如自旋霍尔效应的自旋电流，并将自旋注射到铁磁材料中。另一方面，在铁磁和重金属之间的界面上，已经提出了由于界面散射引起的新的自旋当前生成机制。在这一代机制中，从界面处的不对称性得出的有效磁场起主要作用。因此，今年我们进行了一项研究，重点是对这种新的自旋流动机制引起的自旋轨道扭矩的检测和系统研究。在这项研究中，我们专注于PT/CO界面，据说该界面在界面上具有很强的自旋轨道相互作用。该界面也是一个系统，在该系统中，表现出从界面得出的强垂直磁各向异性。为了实验检测感兴趣的自旋轨道扭矩，使用三层PY/PT/CO结构将铁磁PY连接到PT/CO结构，并定量测量PY层中产生的电流诱导的扭矩。结果，除了由自旋式效应效应引起的扭矩成分外，还观察到具有对称性的扭矩成分，同时观察到了先前机制无法解释的对称性。详细的分析表明，可以解释上述新的自旋当前生成机制。此外，发现旋转电流可以通过控制界面结构及其大小和符号来控制，表明观察到的扭矩是从界面效应得出的。