Detection of domain wall dynamics and estimation of magnetic parameters

磁畴壁动力学检测和磁参数估计

基本信息

批准号：
21H01396
负责人：
田中輝光
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

アモルファス磁性細線に形成された磁壁の移動特性測定において本年度は以下のような研究成果を得た。アモルファス磁性薄膜であるTb/Co積層薄膜をスパッタ法により作製し、フォトリソグラフィー法を用いて細線状に加工して磁性細線を作製した。作製した薄膜上部に絶縁層を成膜し，さらにその上部に磁壁導入用のヘアピンコイルを作製して磁壁導入および磁壁移動の閾電流を測定した。磁化反転閾磁界よりやや小さな外部磁界を細線全体に印加した状態で，ヘアピンコイルにパルス電流を加えることで細線の一部にのみ磁壁ペアを導入し、その後，磁性細線に電流を印加して磁壁移動実験を行った。なお、本研究ではスピン偏極率を推定することが目的であるため、磁性細線の下部または上部に重金属層は形成しておらずスピン軌道相互作用の影響は現れない構造になっている。本研究では磁壁そのものを画像で見るのではなく、レーザーが照射された微小領域の磁化の向きをKerr出力により検出する方法となっている。磁壁を導入した磁性細線にパルス電流を印加すると、ある電流値を超えるとKerr出力に変化が見られた。同様の実験を磁界強度変化させて行ったところ、磁壁移動をアシストする磁場強度が大きいほど閾電流が小さいことが分かったが、Kerr出力の変化量も異なることが確認された。磁壁がKerrスポットを抜けて十分遠方に移動していれば、Kerr出力は外部磁界強度に依らず一定となるはずであるため、本研究で得られたKerr出力変化は磁壁移動ではなく、電流導入による熱の影響で磁化反転した、もしくは電流導入によりTbCo薄膜の磁気特性そのものが変化した可能性が挙げられる。仮に磁壁移動によりKerr出力が変化したと仮定して、前年度に実施したマイクロマグネティックシミュレーションと比較するとスピン偏極率は0.1程度である。

今年，我们在测量非晶磁线中形成的畴壁的运动特性方面获得了以下研究成果。采用溅射法制备Tb/Co层压薄膜，该薄膜是一种非晶磁性薄膜，并使用光刻法将其加工成细线，以制造磁性细线。在所制作的薄膜的顶部形成绝缘层，并在绝缘层的顶部制作用于磁畴壁引入的发夹线圈，并测量用于磁畴壁引入和磁畴壁位移的阈值电流。将略小于磁化反转阈值磁场的外部磁场施加到整个细线，将脉冲电流施加到发夹线圈，仅在细线的一部分中引入磁畴壁对，然后施加电流进行了磁细线形成磁畴壁对的移动实验。请注意，由于本研究的目的是估计自旋极化率，因此在磁线下方或上方没有形成重金属层，因此该结构不会出现自旋轨道相互作用的影响。在这项研究中，不是观察磁畴壁本身的图像，而是使用克尔输出来检测激光照射的微观区域中的磁化方向。当脉冲电流施加到引入了畴壁的磁线上时，当电流超过一定值时，观察到克尔输出的变化。当通过改变磁场强度进行类似的实验时，发现辅助磁壁移动的磁场强度越大，阈值电流越小，但也证实了克尔输出的变化量不同。如果磁畴壁穿过克尔点并移动得足够远，则无论外部磁场强度如何，克尔输出都应保持恒定，因此，本研究中获得的克尔输出的变化是由于电流引入而不是磁畴壁移动。可能是由于TbCo薄膜产生的热量的影响导致磁化反转，或者由于电流的引入而导致TbCo薄膜本身的磁性能发生变化。假设克尔输出因磁畴壁运动而变化，则与前一年进行的微磁模拟相比，自旋极化率约为0.1。