Magnetization dynamics in synthetic antiferromagnets for memory application

用于存储器应用的合成反铁磁体的磁化动力学

基本信息

批准号：
22KF0030
负责人：
水上成美
金额：
$ 1.34万
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：
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

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KF0030/
关键词：
積層反強磁性体磁化ダイナミクス非線形ダイナミクス

项目摘要

本研究では、磁気メモリ素子や計算素子等への応用に向けた積層反強磁性体の磁化ダイナミクスについて研究する。本年度は、磁性パーマロイ合金/Ruスペーサー/磁性パーマロイ合金の三層積層反強磁性構造の磁化ダイナミクスを調べた。試料は現有のスパッタ装置で作製した。磁化ダイナミクスと磁性層間相互作用の関係を調べる目的で、Ruスペーサーの厚みを様々に変えた積層反強磁性体を作製した。また、強磁性モード（音響モード）や反強磁性モード（光学モード）といった積層反強磁性体に固有の高速磁化ダイナミクスを、スピン流を用いて励起し異常磁気抵抗効果を用いた手法で検出した。それらの線形モードダイナミクスに加えて、モードの振幅が大きい、いわゆる非線形領域のダイナミクスを観測することに成功した。非線形領域になると、強磁性モードの周波数が反強磁性モードの周波数の1/2となる磁場において、固有周波数に特徴的な変化が現れることが実験的に明らかとなった。実験結果はマクロスピンモデルを用いた数値シミュレーションと定性的に一致し、非線形領域では強磁性モードが反強磁性モードと混成した特異なダイナミクスが発生するためであることが明らかとなった。微視的には波数ゼロの強磁性マグノンと反強磁性マグノンの関与する３マグノン散乱の効果とも解釈できるが、まだ不明な点は多く、さらなる研究が必要である。なお、これらの実験結果は応用物理学会で報告し、議論を行った。

这项研究将研究用于在磁记忆设备，计算设备等中应用的层压抗铁磁体的磁化动力学。今年，我们研究了三层层压板层压的抗铁磁性结构的磁化动力学。使用现有的溅射设备制造样品。为了研究磁化动力学与磁中层相互作用之间的关系，制造了层状的抗fiferromagnet，并在RU垫片的厚度上进行了各种变化。此外，使用旋转电流激发了层压抗磁铁（声学模式）和抗磁模式（光学模式）等层压抗磁铁固有的高速磁化动力学，并使用异常磁化效果进行了检测。除了这些线性模式动力学外，我们还成功地观察了所谓的非线性区域的动力学，其中模式的幅度很大。已经通过实验表明，当非线性区域处于磁场中时，铁磁模式的频率是抗铁磁模式的频率的1/2，特征变化出现在固有频率中。实验结果在质量上与使用Macrospin模型的数值模拟一致，并且发现这是因为在非线性区域中发生了单一动态，其中铁磁模式与抗铁磁模式混合在一起。从显微镜上看，它也可以解释为三种镁散射的作用，涉及零波数和抗磁磁镁的铁磁镁，但仍有许多未知数，需要进一步研究。这些实验的结果在应用物理学会报告并进行了讨论。