垂直磁化ナノ磁性体におけるスピン注入高速磁化ダイナミクス

垂直磁化纳米磁体中的自旋注入快速磁化动力学

基本信息

批准号：
08J00866
负责人：
関剛斎
金额：
$ 3.07万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

電子の持つ電荷とスピンという二つの自由度を利用したスピントロニクスにおいて、伝導電子スピン-局在スピン間の角運動量移行によるスピントランスファートルクを利用すると、磁場を用いずに磁化反転や磁化の自励発振現象を誘起できる。本研究は、「垂直磁化ナノ磁性体における高速磁化ダイナミクスの実現」を目標として遂行された。本年度は、(1)巨大磁気抵抗(GMR)素子のスピン注入自励発振において発振周波数の磁場依存性を詳細に調べ、(2)反平行結合磁場強度を制御することによる発振周波数の向上および線幅の制御を検討した。加えて、マクロスピンモデルに基づくシミュレーションを行い、実験結果との比較を行った。(1)スピン注入自励発振における発振周波数の外部磁場依存性前年度は、二つの強磁性層が反平行磁化状態に結合している反平行結合膜を有するGMR素子において、自励発振現象が誘起できることを示した。今年度は、発振周波数の外部磁場依存性について詳細な検討を行った結果、発振周波数は外部磁場の増加に伴い減少する傾向を示すことが明らかになった。実験結果を強磁性共鳴周波数の計算結果と比較したところ、反平行結合に起因した結合モードの誘起が示唆された。(2)結合磁場強度に依存した発振周波数および線幅の変化反平行結合膜を有するCPP-GMR素子の高周波発振現象に関して、反平行結合膜の結合強度の変化に依存した周波数および線幅の変化を調べた。反平行結合膜の結合強度を増加させるにつれて、発振周波数は増加する傾向を示した。このことから、結合強度をより強くすることによって、更なる発振の高周波化を期待することができる。一方で、発振の線幅は結合強度の増加に伴い数10MHzまで減少した。線幅は発振現象の周波数純度を表す重要なパラメータであり、結合磁場の増加により線幅を制御できる応用上重要な知見を得た。

在利用电子电荷和自旋两个自由度的自旋电子学中，通过利用传导电子自旋和局域自旋之间的角动量转移引起的自旋转移力矩，可以实现磁化反转和磁化自激振荡，而无需使用磁场可以诱发现象。这项研究的目标是“在垂直磁化的纳米磁性材料中实现高速磁化动力学”。今年，我们将（1）详细研究巨磁阻（GMR）元件自旋注入自激振荡中振荡频率对磁场的依赖性，以及（2）通过控制反并联耦合磁场来提高振荡频率。我们考虑了场强和宽度控制。此外，我们还基于宏自旋模型进行了模拟，并将其与实验结果进行了比较。 (1)自旋注入自维持振荡中振荡频率对外部磁场的依赖性去年，在具有反平行耦合膜的GMR元件中观察到自维持振荡现象，其中两个铁磁层以反平行磁化状态耦合结果表明，它是可以被诱导的。今年，我们对振荡频率对外部磁场的依赖性进行了详细研究，结果发现，随着外部磁场的增大，振荡频率有降低的趋势。实验结果与铁磁共振频率的计算结果的比较表明，由于反平行耦合而引起了结合模式。 (2) 振荡频率和线宽随耦合磁场强度的变化对于具有反平行耦合膜的 CPP-GMR 元件的高频振荡现象，频率和线宽随反平行耦合的耦合强度的变化而变化我看过电影。随着反平行耦合膜耦合强度的增加，振荡频率呈现增加的趋势。由此可以预见，通过增加耦合强度，振荡频率将进一步提高。另一方面，随着耦合强度的增加，振荡线宽减小到几十MHz。线宽是代表振荡现象频率纯度的重要参数，我们获得了可以通过增加耦合磁场来控制线宽的重要应用知识。