全光型磁化反転およびＴＨｚ交流スピン流の素過程究明と超高速磁気メモリへの応用

全光磁化反转和太赫兹交流自旋电流基本过程研究及其在超高速磁存储器中的应用

基本信息

批准号：
18J00338
负责人：
笠谷雄一
金额：
$ 2.33万
依托单位：
Nihon University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、「超短時間光磁気操作の電流重畳効果とメモリ応用への原理実証の試み」について以下の二つの研究を中心に行った。（１）反転機構の異なる２つの超短パルスレーザー誘起磁化反転の電流制御と温度・磁場依存性検討の試み全光型磁化反転（AOS）をはじめとする超短パルスレーザー誘起磁化反転現象における電流（スピントルク）印加効果についてのより詳細な理解を目的として、計画、試料作製、測定、解析を行った。ホールバー形状のGdFeCoフェリ磁性体試料において照射レーザー強度の違いにより生じるAOSと熱的磁化反転核生成（TMN）の異なる２つの磁化反転機構の電流印加下での振る舞いを電気的・光学的測定により明らかにした。パルスレーザー照射により生じたAOSおよびTMNの反転磁区はそれに続く電流印加では電流密度に依らずほとんど変化しなかった。一方、電流印加下でパルスレーザー照射を行った場合、AOSは電流密度を大きくするにつれて抑制されるのに対し、TMNは電流密度に依らずほぼ同様に磁区が形成される。AOS現象は熱的に誘起される磁化反転とは異なり、ごく初期の磁化反転核生成が電流（スピントルク）により抑制されると考えられる。磁場を使わず電流やレーザー強度によって磁化反転の有無を制御することが可能であると示唆された。さらに、試料温度制御機構と磁場印加機構を導入し、磁気特性・磁化状態の系統的制御下での実験を行うことができるようになった。（２）パルス電流によるAOS反転領域制御の試みAOS現象の超高速磁気メモリへの応用に向けて、パルス電流によるAOS形成磁区制御を試みた。GdFeCoフェリ磁性体/Pt細線試料においてAOS形成磁区のパルス電流による位置・大きさ・反転確率の変化を差分磁気光学イメージングにより観測を試みた。

今年，我们重点开展了以下两项研究：“超短时磁光操作的电流叠加效应，并试图证明其在存储器应用中的原理。” (1) 尝试研究两种不同反转机制的超短脉冲激光诱导磁化反转的电流控制和温度/磁场依赖性。我们进行了全光磁化反转（AOS）等超短脉冲激光诱导磁化反转现象中的电流规划、样品制备、测量和分析，旨在更详细地了解旋转扭矩应用的影响。在电流应用下，对两种不同磁化反转机制（AOS 和热磁化反转成核 (TMN)）行为的电学和光学测量表明，这两种机制是由于霍尔条形 GdFeCo 亚铁磁材料样品中激光照射强度的差异而发生的。无论电流密度如何，脉冲激光照射产生的AOS和TMN的反向磁畴在随后的电流施加过程中没有太大变化。另一方面，当在施加电流的情况下进行脉冲激光照射时，随着电流密度的增加，AOS被抑制，而TMN形成几乎相同的磁畴，而与电流密度无关。 AOS现象与热感应磁化反转不同，认为最初的磁化反转成核受到电流（自旋扭矩）的抑制。有人提出，可以通过控制电流或激光强度而不使用磁场来控制磁化反转的存在或不存在。此外，我们引入了样品温度控制机制和磁场施加机制，使得在磁特性和磁化状态的系统控制下进行实验成为可能。 (2)尝试使用脉冲电流控制AOS反转区域为了将AOS现象应用于超高速磁存储器，我们尝试使用脉冲电流控制AOS形成磁畴。我们尝试使用差分磁光成像观察 GdFeCo 亚铁磁材料/Pt 细线样品中脉冲电流导致的 AOS 形成磁畴的位置、尺寸和反转概率的变化。