垂直磁化Co/Ni細線における電流駆動磁壁ダイナミクス

垂直磁化 Co/Ni 线中电流驱动的畴壁动力学

基本信息

批准号：
12J04256
负责人：
上田浩平
金额：
$ 1.15万
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：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

磁壁電流駆動現象は磁区と磁区との遷移領域であるナノスケールの磁壁を電流で駆動させる現象である。この現象はその物理機構だけでなく、次世代の不揮発性メモリヘの応用の観点から世界中で盛んに研究されている。まず、その物理機構は伝導電子から磁壁内部の局在スピンヘのスピン角運動量移行によって説明され、磁壁が電流と逆向きに移動する[断熱トルクの理論]。我々は上下対称構造を有するPt/[Co/Ni]/Ptナノ細線における磁壁電流駆動は断熱トルクによって説明できると実験的に証明してきた[T. Koyama, K. Ueda et al, Nat. maters (2011)]。さらに、このCo/Ni系を用いて、材料定数で重要なスピン分極率の評価法を確立することに成功した[K. Ueda et al., Appl. Phys. Lett. (2012)]。今年度は、磁化率やキュリー温度の異なるCo/Niを用意してスピン分極率の温度依存を調査し、国際会議なので発表した。近年、磁壁が断熱トルクの理論で説明できない磁壁が電流方向に移動することが報告されている。材料の特徴として磁性層が薄く、界面の非対称性があげられる。そこで、我々は非対称構造を有するMgO/[Co/Ni]/Ptナノ細線を用いて磁壁が電流方向に移動する機構を明らかにした。磁壁電流駆動の面内磁場依存性結果から、その機構はスピンホール効果による磁壁駆動を支持するものとなった。さらに、磁性膜厚依存性を調べた結果、磁性層が厚い領域で磁壁は従来の断熱トルクによって電流と逆向きに移動していることが分かった。このように我々は、非対称構造を有するMgo/[Co/Ni]/Ptナノ細線における磁壁電流駆動の機構解明に成功した。現在、論文にまとめ投稿中である。

畴壁电流驱动现象是由电流驱动作为磁畴之间的过渡区域的纳米级畴壁的现象。世界各地不仅从其物理机制的角度，而且从其在下一代非易失性存储器中的应用的角度，正在积极研究这种现象。首先，通过自旋角动量从传导电子转移到畴壁内的局域自旋来解释物理机制，并且畴壁沿与电流相反的方向移动[绝热扭矩理论]。我们通过实验证明，具有垂直对称结构的 Pt/[Co/Ni]/Pt 纳米线中的磁畴壁电流驱动可以通过绝热扭矩来解释 [T. Koyama, K. Ueda et al, Nat. (2011)]。此外，利用这种 Co/Ni 系统，我们成功地建立了一种评估自旋极化率的方法，这是一个重要的材料常数 [K. Ueda et al., Appl. (2012)]。今年，我们通过制备不同磁化率和居里温度的Co/Ni，研究了自旋极化率的温度依赖性，并在国际会议上展示了结果。近年来，有报道称磁畴壁沿电流方向移动，这无法用绝热扭矩理论来解释。该材料的特性包括薄磁性层和不对称界面。因此，我们利用具有不对称结构的MgO/[Co/Ni]/Pt纳米线阐明了畴壁沿电流方向移动的机制。畴壁电流驱动的面内磁场依赖性结果支持了自旋霍尔效应的畴壁驱动机制。此外，研究磁性膜厚度依赖性的结果发现，在磁性层较厚的区域中，磁畴壁由于传统的绝热扭矩而沿与电流相反的方向移动。因此，我们成功地阐明了具有不对称结构的Mgo/[Co/Ni]/Pt纳米线的畴壁电流驱动机制。目前，研究结果正在整理成论文并提交。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

TEMPERATURE DEPENDENCE OF SPIN POLARIZATION IN CO/NI NANOWIRES DETERMINED FROM CURRENT-INDUCED MAGNETIC DOMAIN WALL DYNAMICS

根据电流感应磁畴壁动力学确定 CO/NI 纳米线自旋极化的温度依赖性

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Ueda;R. Hiramatsu;D. Chiba;K-J. Kim;T. Moriyama;H. Tanigawa;T. Suzuki;S. Fukami;M. Yamanouchi;H. Ohno;Y. Nakatani and T. Ono
通讯作者：
Y. Nakatani and T. Ono

Temperature dependence of carrier spin polarization determined from current-induced domain wall motion in a Co/Ni nanowire

DOI：
10.1063/1.4718599
发表时间：
2012-05
期刊：
Applied Physics Letters
影响因子：
4
作者：
K. Ueda;T. Koyama;R. Hiramatsu;D. Chiba;S. Fukami;H. Tanigawa;Tetsuhiro Suzuki;N. Ohshima;N. Ishiwata;Y. Nakatani;K. Kobayashi;T. Ono
通讯作者：
K. Ueda;T. Koyama;R. Hiramatsu;D. Chiba;S. Fukami;H. Tanigawa;Tetsuhiro Suzuki;N. Ohshima;N. Ishiwata;Y. Nakatani;K. Kobayashi;T. Ono

非対称構造Co/Ni多層膜細線における磁壁電流駆動の面内磁場依存性

非对称结构Co/Ni多层细线中畴壁电流驱动的面内磁场依赖性

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
上田浩平;K-J. Kim;森山貴広;谷川博信、苅屋田英嗣;鈴木哲広;小野輝男
通讯作者：
小野輝男

Temperature dependence of spin polarization in Co/Ni nanowires with different Co and Ni thicknesses determined from magnetic domain wall dynamics

由磁畴壁动力学确定不同 Co 和 Ni 厚度的 Co/Ni 纳米线自旋极化的温度依赖性

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Ueda;R. Hiramatsu;D. Chiba;H. Tanigawa;T. Suzuki;S. Fukami;M. Yamanouchi;H. Ohno;Y. Nakatani and T. Ono
通讯作者：
Y. Nakatani and T. Ono

非対称構造Co/Ni多層膜細線における磁壁電流駆動の機構変化

非对称结构 Co/Ni 多层细线中畴壁电流驱动的机械变化