フェリ磁性体を利用した磁壁移動型メモリの研究

亚铁磁材料磁畴壁位移存储器研究

基本信息

批准号：
17J08858
负责人：
奥野尭也
金额：
$ 1.98万
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：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題の目的は、「フェリ磁性体を利用した磁壁移動型メモリ」の実現可能性を開拓することにある。昨年度までの研究成果は、「スピン移行トルクを利用した反強磁性メモリ」の実現可能性を開拓するものとして意義があるものの、本研究課題の目的を達成するものではない。一方で、2018年に他の2つの研究グループによって、フェリ磁性体の磁壁を電流誘起のスピン軌道トルクによって駆動した場合、角運動量補償温度TAにおいて磁壁速度が極大となることが報告された。これらの報告は、本研究課題の目的である「フェリ磁性体を用いた磁壁移動型メモリ」の実現に向けた画期的な研究成果として注目を集めている。そのような研究背景から、我々は、スピン移行トルクからスピン軌道トルクへと焦点を移し、フェリ磁性体におけるスピン軌道トルク誘起の高速な磁化反転を最終年度の研究テーマとした。GdFeCo(30 nm)/Pt(5 nm)の2層から成るフェリ磁性ドットにおいて、スピン軌道トルク誘起の磁化反転メカニズムを調査した。パルス電流を印加してフェリ磁性層の磁化反転を観測し、磁化反転に要する閾電流密度J_Cとパルス時間幅τ_pの相関を測定した。この結果を、先行研究で報告されたPt/Co/AlOxから成る強磁性ドットにおけるJCとτ_pの相関と比較することにより、熱アシスト領域(τ_p>1 ns)とIntrinsic領域(τ_p<1 ns)の中間のパルス時間幅領域において、フェリ磁性体と強磁性体が同等のJC-τ_p相関を示すことが明らかになった。これは、TAから充分離れた温度領域では、フェリ磁性体が強磁性体と本質的に同じ磁化反転メカニズムとなることを示唆している。このことから、本研究によって、強磁性近似が成立しない（反強磁性ダイナミクスを示す）TAにおけるスピン軌道トルク磁化反転の観測の必要性が浮き彫りになったと言える。

该研究项目的目的是探索“使用亚铁磁材料的畴壁位移存储器”的可行性。尽管去年的研究成果探索了“利用自旋转移矩实现反铁磁存储器”的可能性，具有重要意义，但并没有达到本研究项目的目的。另一方面，2018年，另外两个研究小组报道称，当亚铁磁材料的磁畴壁受到电流感应自旋轨道扭矩驱动时，磁畴壁速度在角动量补偿温度TA处达到最大值。这些报告作为旨在实现本研究项目的目标“利用亚铁磁性材料的磁畴壁位移存储器”的突破性研究成果而受到关注。基于这一研究背景，我们将研究重点从自旋转移矩转向自旋轨道力矩，并将亚铁磁材料中自旋轨道力矩引起的快速磁化反转作为最后一年的研究主题。我们研究了由两层 GdFeCo (30 nm)/Pt (5 nm) 组成的亚铁磁点中的自旋轨道扭矩引起的磁化反转机制。通过施加脉冲电流来观察亚铁磁层的磁化反转，并测量磁化反转所需的阈值电流密度J_C与脉冲时间宽度τ_p之间的相关性。通过将这一结果与之前研究报道的 Pt/Co/AlOx 铁磁点中 JC 和 τ_p 之间的相关性进行比较，我们发现热辅助区（τ_p>1 ns）和本征区（τ_p<1 ns）结果表明，亚铁磁材料和铁磁材料在之间的脉冲时间宽度区域表现出等效的 JC-τ_p 相关性。这表明在距离 TA 足够远的温度范围内，亚铁磁体表现出与铁磁体基本相同的磁化反转机制。由此可以说，这项研究强调了在TA中观察自旋轨道扭矩磁化反转的必要性，其中铁磁近似不成立（表明反铁磁动力学）。

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）

University of Missouri/University of California(米国)

密苏里大学/加利福尼亚大学（美国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

スイス連邦工科大学(スイス)

瑞士联邦理工学院（瑞士）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

ミズーリ大学(米国)

密苏里大学（美国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

韓国科学技術院/高麗大学校(韓国)

韩国科学技术院/高丽大学（韩国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Spin-transfer torques for domain wall motion in antiferromagnetically coupled ferrimagnets

DOI：
10.1038/s41928-019-0303-5
发表时间：
2019-09-01
期刊：
NATURE ELECTRONICS
影响因子：
34.3
作者：
Okuno, Takaya;Kim, Duck-Ho;Ono, Teruo
通讯作者：
Ono, Teruo

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作者：
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DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
西村幸恵;Kim Duck-Ho;平田雄翔;奥野尭也;二川康宏;吉川大貴;塚本新;塩田陽一;森山貴広;小野輝男
通讯作者：
小野輝男

Development of simple proton CT system with novel MCS correction methods

开发具有新颖 MCS 校正方法的简单质子 CT 系统

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Xu;S.;Yamada;K.;Nakamichi;M.;& Tomonaga;M.;萩原正敏;Y. Arakawa (Plenary);奥野尭也;Takabe,M.; Masuda,T.; Arimoto,M.; Kataoka,J.; Tanaka,S.; Nishio,T.; Toshito,T.; Kimura,M.; Inaniwa,T.
通讯作者：
Takabe,M.; Masuda,T.; Arimoto,M.; Kataoka,J.; Tanaka,S.; Nishio,T.; Toshito,T.; Kimura,M.; Inaniwa,T.