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。

在这项研究中，我们研究了堆叠反铁磁体的磁化动力学，用于磁存储设备、计算设备等。今年，我们研究了磁性坡莫合金/Ru间隔件/磁性坡莫合金三层反铁磁结构的磁化动力学。使用现有的溅射设备制备样品。为了研究磁化动力学与磁性层之间相互作用之间的关系，我们制造了具有不同 Ru 间隔厚度的堆叠反铁磁材料。此外，利用自旋电流激发和反常磁阻效应的方法检测了堆叠反铁磁材料特有的高速磁化动力学，例如铁磁模式（声学模式）和反铁磁模式（光学模式）。除了这些线性模式动力学之外，我们还成功地观察了所谓的非线性区域的动力学，该区域的模式振幅很大。实验表明，在非线性区域中，铁磁模式频率为反铁磁模式频率一半的磁场中会出现固有频率的特征变化。实验结果与使用宏自旋模型的数值模拟定性一致，很明显，这是由于在非线性区域中铁磁模式与反铁磁模式混合的特殊动力学的发生。微观上，这可以解释为涉及波数为零的铁磁磁振子和反铁磁磁振子的3磁振子散射效应，但仍有许多未知因素，需要进一步研究。这些实验结果在日本应用物理学会进行了报告和讨论。