電界による磁壁駆動

电场驱动的畴壁

基本信息

批准号：
14J05371
负责人：
柿堺悠
金额：
$ 2.05万
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：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J05371/
关键词：
スピントロニクス電界効果磁壁磁区多磁区

项目摘要

これまで多磁区構造にあるCo超薄膜への電界の印加による磁区構造の変化から、磁壁エネルギーが電界により変化していることがわかったが、その変調の起源は実験的には明らかとなっていなかった。近年、磁気異方性エネルギーとともに磁壁のエネルギーに関連する交換スティフネス定数が電界によって変調されるということが理論的に示された。そこで、多磁区構造の磁区幅を定量的に評価し、磁気異方性定数・飽和磁化の電界変調の寄与を考慮することで、交換スティフネス定数が電界によりどれほど変化しているのかを調査した。その結果、交換スティフネス定数が約50%変化することがわかった。本結果は理論値と実験値とでは定量的な差はあるものの、変調方向は一致していた。実験的に交換スティフネス定数の電界制御を実現できたことはスピントロニクス分野における磁性制御に新た視点を与えるものと考えられる。さらに、磁壁エネルギーの変化を応用して電界による磁壁駆動を試みた。空間的に傾斜の付いた電界を試料に印加すれば、磁壁エネルギーにも空間的な勾配ができるため、無磁場・無電流でより磁壁エネルギーの低くなる方向へ磁壁を移動できると期待される。そこで、キャパシタ構造のゲート電極の面内方向に電圧を印加し、ゲート電極中の電位降下を利用して細線の長手方向に対して傾斜のついた電界を印加した。そして、一定磁場の下で磁壁移動を観察した結果、磁壁移動速度が位置に依存する振る舞いが見られた。この磁壁移動速度の位置依存性から磁壁エネルギーが位置に依存していることが確かめられたが、無磁場においては磁壁エネルギーの勾配に由来した磁壁移動は見られなかった。傾斜のついた電界の印加下における磁壁移動速度の磁場依存性から磁壁エネルギーの勾配に起因した有効磁場を見積もったが、本系においては磁壁移動を誘起するには小さすぎることが示された。

到目前为止，我们已经发现，由于对具有多畴结构的超薄Co薄膜施加电场，导致磁畴结构发生变化，因此畴壁能量会因电场而变化，但其起源是这种调制尚未通过实验阐明。最近，从理论上表明，与磁畴壁能量以及磁各向异性能量相关的交换刚度常数受到电场的调制。因此，通过定量评估多畴结构的磁畴宽度，并考虑电场调制对磁各向异性常数和饱和磁化强度的贡献，我们研究了交换刚度常数随电场变化的程度。结果发现交换刚度常数改变了约50％。虽然理论值与实验值存在数量上的差异，但调制方向是一致的。交换刚度常数电场控制的实验实现被认为为自旋电子学领域的磁控制提供了新的视角。此外，我们尝试通过改变畴壁能量来通过电场驱动畴壁。如果对样品施加空间梯度电场，则会在畴壁能量中产生空间梯度，因此预计在没有磁场或电流的情况下，畴壁可以向较低畴壁能量的方向移动。因此，在电容器结构的栅电极的面内方向上施加电压，并且利用栅电极中的电势降施加在细线的纵向方向上倾斜的电场。然后，观察恒定磁场下的磁畴壁移动的结果，观察到磁畴壁移动速度依赖于位置。根据该磁畴壁移动速度的位置依赖性，确认了磁畴壁能量的位置依赖性，但在无磁场的情况下，没有观测到由磁畴壁能量的梯度引起的磁畴壁移动。磁畴壁能量梯度引起的有效磁场是根据梯度电场作用下磁畴壁运动速度的磁场依赖性来估计的，但结果表明该磁场太小而无法在该系统中引起磁畴壁运动。

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）

Electrical control of superparamagnetism

超顺磁性的电气控制

DOI：
10.7567/apex.10.013004
发表时间：
2017
期刊：
Applied Physics Express
影响因子：
2.3
作者：
Kihiro T. Yamada;Tomohiro Koyama;Haruka Kakizakai;Kazumoto Miwa;Fuyuki Ando;Mio Ishibashi;Kab-Jin Kim;Takahiro Moriyama;Shimpei Ono;Daichi Chiba
通讯作者：
Daichi Chiba

Influence of sloped electric field on magnetic-field-induced domain wall creep in a perpendicularly magnetized Co wire

DOI：
10.7567/jjap.56.050305
发表时间：
2017-04
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子：
1.5
作者：
H. Kakizakai;K. Yamada;F. Ando;M. Kawaguchi;T. Koyama;Sanghoon Kim;T. Moriyama;D. Chiba;T. Ono
通讯作者：
H. Kakizakai;K. Yamada;F. Ando;M. Kawaguchi;T. Koyama;Sanghoon Kim;T. Moriyama;D. Chiba;T. Ono

電流誘起磁壁移動における電界による速度変調

电流感应畴壁运动中电场的速度调制