磁性の電界効果を用いた新規スピン現象とスピントロニクスデバイスの実証

利用磁场效应演示新的自旋现象和自旋电子器件

• 批准号: 16J05455
• 负责人: 岡田 篤
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J05455/
• 关键词: スピントロニクス; 磁性の電界効果; 強磁性共鳴; CoFeB/MgO; 界面磁気異方性; モーショナル・ナローイング; スピントロニクス; 磁性の電界効果; 強磁性共鳴; CoFeB/MgO; 界面磁気異方性; モーショナル・ナローイング

磁性の電界効果は電界印加によって磁性薄膜の磁気的特性が変化する現象であり、電界という操作が容易な場により材料の磁気特性を操る新しい手法として精力的に研究されている。一方、電気的な手法で駆動するスピントロニクスデバイスでは、駆動時の電界により磁性の電界効果を通して、デバイス特性が変化するため、デバイス応用が進んでいる材料系において電界効果を定量的に調べることは極めて重要である。本研究ではこれまで強磁性共鳴を用いて高性能な磁気トンネル接合の材料であるCoFeB/MgO系における磁性の電界効果の研究を進めてきた。本年度は、MTJの磁化反転電流を低減できる新しい手法として注目されているeasy cone状態を持つCoFeB/MgOにおけるcone角の電界効果の有無について調べ、電界によるcone角の変調の実証とそれによる磁化反転電流への電界効果の影響の大きさを明らかにした。電界を印加しながら強磁性共鳴を測定することで磁気異方性に対する電界効果を調べた。測定したすべての温度領域で磁気異方性が変化すること、本研究で用いた試料がeasy cone状態を示す温度領域ではcone角も同時に変化することを示した。Cone角の変化量は0.1 V/nmの電界印加で約10oであることを明らかにした。本研究で明らかになったcone角の電界効果が、磁気トンネル接合の磁化反転電流に与える影響を計算した。無バイアス下と0.1V/nm印加したときの磁化反転電流の比は4 Kの測定結果を用いると、約0.5であった。これは0.1 V/nmという低電界においても、磁化反転電流が倍増・半減することを意味する。この結果はeasy cone状態を用いた磁気トンネル接合では電界の影響によって書き込み電流の値が大きく変化することを示しており動作特性に対する電界効果の影響を考慮することが極めて重要であることを示唆するものである。

磁场效应是一种现象，当应用电场时，磁性薄膜的磁性特性会发生变化，并且正在积极研究作为一种新技术，用于通过易于操作的场来操纵材料的磁性特性。另一方面，在由电气技术驱动的自旋设备中，设备特性通过驾驶过程中电场引起的磁场效应发生变化，因此，在量化设备应用程序应用程序应用程序中，对设备应用程序应用程序应用程序的材料系统中的现场效应非常重要。在这项研究中，我们一直在研究COFEB/MGO系统中磁性的现场影响，这是一种使用铁磁共振的高性能磁性隧道连接的材料。今年，我们调查了COFEB/MGO中是否存在锥角度场效应，该锥体态具有易于锥状状态，它吸引了注意作为一种新方法，可以减少MTJ的磁化反转电流，并证明了由于电场而引起的锥形角度的调节以及对磁力磁化磁力逆转磁化效果的效应的幅度。通过在应用电场时测量铁磁共振，研究了对磁各向异性的现场影响。结果表明，在测量的所有温度区域中的磁各向异性变化，并且在本研究中使用的样品显示出易于锥状状态的温度区域，锥角也会同时变化。据显示，当将电场应用于0.1 V/nm时，锥角的变化约为10o。计算了这项研究中揭示的锥角磁角效果对磁性隧道连接的磁化反转电流的影响。使用4 K测量结果，在无偏置下，磁化反转电流的比率约为0.5。这意味着即使在0.1 V/nm的低电场下，磁化反转电流也会加倍或减半。该结果表明，在使用易于锥状状态的磁性隧道连接中，由于电场的影响，写电流的值发生了很大变化，这表明考虑场效应对工作特性的影响非常重要。