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反対称層間交換相互作用を有する人工反強磁性構造における電流誘起高速磁化反転

具有反对称层间交换相互作用的人造反铁磁结构中电流感应的快速磁化反转

基本信息

批准号：
22KJ0265
负责人：
増田啓人
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Nagoya University (2023)Tohoku University (2022)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

層間交換結合は、強磁性/非磁性/強磁性で構成される磁性多層膜において、上下の強磁性層間に非磁性中間層を介した強磁性結合もしくは反強磁性結合をもたらす対称的な磁気相互作用である。近年、このような磁性多層膜の面内方向に空間反転対称性の破れが生じた場合、反対称的な層間交換結合が発現することが明らかになった。本研究では、層厚傾斜を活用することにより面内方向の空間反転対称性の破れを設計し、対称及び反対称層間交換結合の性質を探求してきた。令和４年度では以下の研究成果を得た。①対称的な層間交換結合を有する磁性多層膜における電流誘起磁化反転プロセスの解明対称的な層間交換結合を有する磁性多層膜を用いた電流誘起磁化反転は実証されているが、そのメカニズムは十分に理解されておらず、系統的な調査が求められていた。本研究ではPt/Co/Ir/Co/Pt構造のIr層厚を変え層間交換結合強度が異なる試料を用意し、ホールバーデバイスへと微細加工して電流誘起磁化反転を調べた。その結果、電流誘起磁化反転プロセスが磁気構造に依存することをカー顕微鏡による磁区構造観察により明らかにした。また、マクロスピンモデルに基づいた数値計算によりローカルな電流誘起磁化反転プロセスを示し、層間に強磁性的な結合を有する場合の方が層間に反強磁性的な結合を有する場合より反転に要する電流値が小さくなることを明らかにした。②反対称層間交換結合を有する磁性多層膜における電流誘起磁璧移動Pt/Co/Ir/Co/Ptデバイスに500 nsのパルス幅の電流を印加した後の磁区構造をカー顕微鏡により観察したところ、電流印加方向に沿って磁璧移動が生じることが明らかになった。また、下部Co層に層厚傾斜を導入することにより反対称層間交換結合を誘起させた場合、磁璧移動の速度が増大することが分かり、反対称層間交換結合の有用性を示唆する結果が得られた。

Interlayer exchange bonding, ferromagnetic/non-magnetic/ferromagnetic composition of magnetic multilayer films, ferromagnetic bonding between upper and lower ferromagnetic layers, antiferromagnetic bonding, and magnetic interaction In recent years, the spatial symmetry of magnetic multilayer films in the in-plane direction has been broken, and the interlayer exchange bonding in the opposite direction has occurred. In this study, we explore the properties of the spatial symmetry in the in-plane direction by using the gradient of the layer thickness. The following research results were obtained in the fourth year of Ling He. 1. Current induced magnetization reversal in magnetic multilayer films due to interlayer exchange bonding is well understood and systematic investigation is conducted. In this study, the Pt/Co/Ir/Co/Pt structure Ir layer thickness, interlayer exchange bonding strength, sample design, micromachining, current-induced magnetization inversion were studied. As a result, the magnetic field induced by the current depends on the magnetic field structure. The calculation of the fundamental value of the magnetic field induced by the electric current shows that the interlayer ferromagnetic bonding exists, and the interlayer ferromagnetic bonding exists. 2. The magnetic multilayer film has a current-induced magnetic wall movement due to the interaction between layers. Pt/Co/Ir/Pt film has a current amplitude of 500 ns. The magnetic domain structure is observed by a micro-mirror. The magnetic wall movement occurs along the direction of current. In this case, the velocity of the magnetic field is increased, and the usefulness of the inverse interlayer exchange combination is demonstrated.