新規スピントルクを利用した磁壁移動型メモリーの研究

利用新型自旋矩的磁畴壁位移记忆研究

基本信息

批准号：
16J06745
负责人：
谷口卓也
金额：
$ 1.22万
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：
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-16J06745/
关键词：
スピントロニクス磁壁電流駆動磁壁移動

项目摘要

本研究課題では、次世代不揮発磁気記録素子として新規スピントルクであるスピンホールトルクを用いた(A)省電力・(B)大容量な磁壁移動型メモリーの研究に取り組んでいる。(A)前年度より高周波電流による共鳴現象を利用した閾電流密度の低減に取組んでいる。前年度では磁壁の振動周波数が実験可能な周波数帯にあることをシミュレーションを用いて明らかにした。そこで、本年度では実際に磁壁を試料中に導入し、まず高周波電流による共鳴現象を利用した閾磁場の減少を検出することを試みた。ここで閾磁場とは磁壁が動くために最低限必要な外部磁場のことである。その結果、高周波電流によるジュール熱の影響が大きく、共鳴現象による閾磁場の減少を観測することに失敗した。加えて、ベクトルネットワークアナライザーを用いて磁壁の共鳴現象の検出を試みた。しかし、本実験においても有意な結果は得られなかった。(B)前年度では、大容量な磁壁メモリーに向けて、室温下で磁壁位置が熱によって揺らぐ大きさを調査し、最大磁壁密度の調査に必要な磁壁間隔距離の指標を得た。今年度では実験と考察を進め、更に、熱活性磁壁移動現象を説明する理論の重要な仮定である多様な長さの磁壁セグメントが確かに存在するということも明らかにした。熱活性磁壁移動現象は磁壁位置の熱安定性を評価する際の一般的な調査対象であるため、熱安定性の見積もりに用いられる理論は確固たるものである必要がある。今年度で得られた研究成果は理論を実験的に裏付ける成果であり、応用的にも学術的にも大変価値がある。本研究により、新規スピントルクを利用した磁壁移動型メモリーの研究として当初予定していた計画は遂行できなかったものの、磁壁移動型メモリーというより大きな枠組みにおける重要な知見が得られた。

在本研究项目中，我们正在研究（A）省电和（B）使用自旋霍尔扭矩（一种新的自旋扭矩）的大容量畴壁位移存储器，作为下一代非易失性磁记录元件。 (A)从去年开始，我们一直致力于利用高频电流引起的谐振现象来降低阈值电流密度。去年，我们通过模拟表明，磁畴壁的振动频率在可以测试的频率范围内。因此，今年我们实际上在样品中引入了畴壁，并首先尝试利用高频电流引起的共振现象来检测阈值磁场的降低。这里的阈值磁场是指磁畴壁移动所需的最小外部磁场。结果，高频电流引起的焦耳热的影响很大，并且我们未能观察到由于共振现象而导致阈值磁场的减小。此外，我们尝试使用矢量网络分析仪检测畴壁共振现象。然而，该实验也没有获得显着的结果。 (B)去年，为了准备大容量的畴壁存储器，我们研究了室温下的热量引起的畴壁位置波动的程度，并获得了畴壁之间的距离的指标，这是必要的研究最大磁畴壁密度。今年，我们进行了实验和讨论，也揭示了不同长度的畴壁段确实存在，这是解释热激活畴壁运动现象的理论中的一个重要假设。由于热激活畴壁位移现象是评估畴壁位置的热稳定性时的常见研究目标，因此用于估计热稳定性的理论需要稳健。今年获得的研究成果是实验支持理论的结果，无论从应用角度还是学术角度都具有重要价值。尽管这项研究未能利用新的自旋矩进行原定计划的磁畴壁运动记忆研究，但它在更大的磁畴壁运动记忆框架中提供了重要的发现。