ナノ強磁性細線における磁壁の電流駆動の研究

纳米铁磁线中畴壁的电流驱动研究

基本信息

批准号：
06J03402
负责人：
谷川博信
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

近年、強磁性細線中の磁壁電流駆動現象についての研究が盛んに行われている。磁壁が電流によって駆動する物理現象は、スピントランスファー効果と呼ばれている。この現象を用いることで、磁壁を用いたメモリデバイスの書き込みに応用できることが期待される。しかしながら、これまで実験で用いられてきた面内磁化を有する強磁性材料においては、磁壁を電流によって駆動させるために必要な電流密度(しきい電流密度)が非常に高いために、デバイス応用のためには新規材料を用いたしきい電流密度の低減が必須であると考えられてきた。近年、そのブレイクスルーとして垂直磁気異方性を有する強磁性体を用いれば、しきい電流密度が低減できるという理論計算が報告された。その報告に基づいて、垂直磁気異方性を有するCo/Ni薄膜を微細加工して試料を作製し、磁壁電流駆動実験を異常ホール効果によって電気的に検出した。その結果、しきい電流密度は従来用いられてきたNiFe合金のものと比べて低くなることを実験的に示した。また、しきい電流密度の細線幅依存性について調べた結果、理論計算から導かれたしきい電流密度の細線幅依存性の振る舞いと一致していることがわかった。また、面内磁化材料であるNiFe細線において、外部磁場による磁壁の移動確率を異方性磁気抵抗効果を用いて電気的に測定した。その結果、外部磁場が増加すると磁壁移動確率が極小値をとるという現象を実験的に発見した。このような特異な現象は、マイクロマグネティクス計算結果と半定量的に一致しており、磁壁移動確率減少の原因はWalker breakdownによる磁壁の内部構造変化と細線端のラフネスの存在が関係していることを明らかにした。

近年来，已经对铁电线中驾驶域壁电流的现象进行了积极的研究。域壁由电流驱动的物理现象称为自旋转移效应。通过使用这种现象，可以预期它可以应用于使用域墙编写存储设备。然而，在实验中使用的平面内磁化的铁磁材料中，驱动电流驱动域壁所需的电流密度（阈值电流密度）非常高，并且使用新的材料用于设备应用的新材料被认为是降低阈值电流密度所必需的。最近，已经报道了理论计算，使用具有垂直磁各向异性的铁磁材料作为突破可以降低阈值电流密度。基于该报告，将具有垂直磁各向异性的Co/Ni薄膜微分化以制备样品，并通过异常的大厅效应将域壁电流驾驶实验进行电检测。结果，经过实验表明，阈值电流密度低于常规Nife合金。此外，当我们研究阈值电流密度的细线宽度依赖性时，发现它与从理论计算得出的阈值电流密度的细线宽度依赖性的行为相吻合。此外，在Nife细线（是平面磁化材料）中，使用各向异性磁场效应将由于外部磁场而移动域壁引起的域壁的概率。结果，我们通过实验发现了一种现象，其中当外部磁场增加时，域壁移动概率达到最小值。这种奇异现象在半定量上与微磁计算的结果一致，并且发现域壁运动概率的下降与沃克破裂引起的域壁的内部结构的变化以及薄导线处的粗糙度的存在。