スピン流による人工反強磁性体の磁化ダイナミクスの制御

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今年度は、前年度に引き続いて強磁性体の電流-スピン流変換効率を評価する研究に取り組んだ。Si/SiO2 sub./Py(4)/Cu(2)/Py(1)/SiO2(5)｛unit:nm｝多層膜をスピントルク強磁性共鳴(ST-FMR)法によって測定した。実験の結果、当初予想していた異常ホール効果だけでなく、スピン角運動量移行によってもスピン流が生み出されていることが明らかとなった。それぞれの効果による電流-スピン流変換効率はそれぞれ、2.4±0.8%、1.6±0.7%となった。今回の実験で求めた異常ホール効果による電流-スピン流変換効率は、異常ホール効果の逆効果を用いた先行研究と同程度の値となった。これは、非磁性体の電流からスピン流への変換効率を評価するために用いられてきたST-FMRが、強磁性体の電流からスピン流への変換効率の評価にも使用可能であるということを意味している。また、この研究と平行してFeRh合金とPtとの二層膜における電流-スピン流変換効率(ξSH)の評価にも取り組んだ。MgO(001)sub./FeRh(10)/Pt(4)｛unit:nm｝二層膜をST-FMR法によって測定した。FeRhが強磁性を示す温度(320-360 K)における測定の結果、ξSHは24±3%となった。この結果は、強磁性体としてCoやFeNi合金を用いた場合におけるよりも大きい値となった。これは、本実験に使用したPtとFeRh合金の界面におけるスピンミキシングコンダクタンスが大きいことに起因すると考えられる。また、強磁性体としてCoやFeNi合金を用いた場合よりもFeRh合金を用いた場合の が大きいということは、FeRh合金の磁化にCoやFeNi合金よりも効率よくスピン流を注入できていることを意味している。