反対称層間交換相互作用を有する人工反強磁性構造における電流誘起高速磁化反転

具有反对称层间交换相互作用的人造反铁磁结构中电流感应的快速磁化反转

基本信息

批准号：
22KJ0265
负责人：
増田啓人
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Nagoya University (2023)Tohoku University (2022)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

層間交換結合は、強磁性/非磁性/強磁性で構成される磁性多層膜において、上下の強磁性層間に非磁性中間層を介した強磁性結合もしくは反強磁性結合をもたらす対称的な磁気相互作用である。近年、このような磁性多層膜の面内方向に空間反転対称性の破れが生じた場合、反対称的な層間交換結合が発現することが明らかになった。本研究では、層厚傾斜を活用することにより面内方向の空間反転対称性の破れを設計し、対称及び反対称層間交換結合の性質を探求してきた。令和４年度では以下の研究成果を得た。①対称的な層間交換結合を有する磁性多層膜における電流誘起磁化反転プロセスの解明対称的な層間交換結合を有する磁性多層膜を用いた電流誘起磁化反転は実証されているが、そのメカニズムは十分に理解されておらず、系統的な調査が求められていた。本研究ではPt/Co/Ir/Co/Pt構造のIr層厚を変え層間交換結合強度が異なる試料を用意し、ホールバーデバイスへと微細加工して電流誘起磁化反転を調べた。その結果、電流誘起磁化反転プロセスが磁気構造に依存することをカー顕微鏡による磁区構造観察により明らかにした。また、マクロスピンモデルに基づいた数値計算によりローカルな電流誘起磁化反転プロセスを示し、層間に強磁性的な結合を有する場合の方が層間に反強磁性的な結合を有する場合より反転に要する電流値が小さくなることを明らかにした。②反対称層間交換結合を有する磁性多層膜における電流誘起磁璧移動Pt/Co/Ir/Co/Ptデバイスに500 nsのパルス幅の電流を印加した後の磁区構造をカー顕微鏡により観察したところ、電流印加方向に沿って磁璧移動が生じることが明らかになった。また、下部Co層に層厚傾斜を導入することにより反対称層間交換結合を誘起させた場合、磁璧移動の速度が増大することが分かり、反対称層間交換結合の有用性を示唆する結果が得られた。

层间交换耦合是由铁磁/非磁性/非磁性/铁磁磁性组成的磁性多层膜中的对称磁相互作用，从而导致在非磁性层之间通过非磁性层中的非磁性层之间的上层和下部磁性层之间的铁磁或防铁磁偶联。最近，据透露，当这种磁性多层膜的平面内方向发生这种空间倒的对称断裂时，发生反对称的层间交换耦合。在这项研究中，我们通过利用层厚度倾斜度设计了空间反演对称性的断裂，并探索了对称和反对称层层层交换耦合的特性。在2022年，获得了以下研究结果：1）在磁性多层膜中检查电流诱导的磁化逆转过程，尽管使用磁性多层膜与对称的层间互换耦合磁性多层膜相互诱导的磁化逆转逆转，但已证明了这种机制的机制，并且已经证明了这些机制的机制，并且已经证明了该机制。在这项研究中，具有不同的IR层厚度的PT/CO/CO/CO/IR/CO/PT结构的样品是用不同的层间交换耦合强度制备的，并将其精细机加工到孔条设备中以研究电流诱导的磁化倒置。结果，KERR显微镜对磁域结构的观察表明，电流诱导的磁化反转过程取决于磁结构。此外，基于Macrospin模型的数值计算显示出局部电流引起的磁化反转过程，并透露，当层之间存在铁磁耦合时，反转所需的电流小于层之间的反铁磁耦合。 2）在使用KERR显微镜的磁性多层膜中施加电流诱导的磁壁运动PT/CO/CO/CO/IR/CO/PT设备，在具有反对称的层层层层交换偶联的磁性多层膜中，磁性磁壁运动被观察到，并且发现磁性壁运动沿电流施加方向发生。此外，当通过在较低的CO层中引入层厚度倾斜度来诱导反对称中间层交换耦合时，磁壁运动的速度会增加，结果表明可以获得反对称对称中间层交换偶联的有用性。