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光及び電流による磁化反転の微視的理論と応用

Research Project

Project/Area Number 16031212
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionTokyo Metropolitan University (2005)
Osaka University (2004)

Principal Investigator

多々良 源  首都大学東京, 都市教養学部, 准教授 (10271529)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 河野 浩  大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 助教授 (10234709)
柴田 絢也  理化学研究所, 量子ナノ磁性研究チー, 研究員
Project Period (FY) 2005 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2004: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsspintronics / spin torque / domain wall / MRAM / magnetoresistance / スピントロニクス / スピントルク / 磁壁
Research Abstract

現在の情報社会において最も実用化へのニーズの高いデバイスは大容量高速不揮発メモリであろう。中でも微小磁性素子の磁気抵抗効果を用いたMRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)が有望視されている。
最近の研究により、スピン偏極した電流に伴うスピントルクで磁化を直接反転させることが可能であることがわかってきた。この現象はメモリの集積化において大きなメリットがあるため多くの期待を集めている。
我々は中でも磁化の境界である磁壁を電流で駆動することで磁化反転を行う可能性を調べ、微視的立場からの理論定式化に成功した。その理論に基づき臨界電流の理論式の導出などいくつかの応用に向けて重要な事実を見いだした。たとえば、従来はサンプルの非均一性などからくるピン止め効果が低電流動作に大きなネックとなると推測されていたが、我々の理論計算によりそうした効果はスピントルクによる磁壁移動の場合はデバイス性能にほとんど影響がないことが明らかになった。このことは実用において非常に重要な事実である。
IBMは最近磁壁移動型MRAMの実現に向けて研究を進めているが、そのなかで我々の理論的予言も実験的に確認されており、磁壁移動型MRAMの実用化に向けて我々の理論は大きな貢献をしている。
さらに、スピン流は磁壁駆動だけではなく磁壁生成をおこすことを理論的に示した。また、スピン流による運動の証拠となる現象として、熱活性型運動領域で磁壁移動速度がかけた電流に対しでユニバーサルな依存性を持つことを理論的に見出した。電流による磁壁生成はMRAMの新しい書込メカニズムとなる発見である。

Report

(2 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2005 2004

All Journal Article (11 results)

  • [Journal Article] Microscopic Theory of Current-Driven Domain Wall Motion2005

    • Author(s)
      Gen Tatara
    • Journal Title

      Journal of Electron Microscopy 54

      Pages: 69-74

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Effect of Spin Current on Uniform Ferromagnetism : Domain Nucleation2005

    • Author(s)
      Gen Tatara
    • Journal Title

      Phys.Rev.Lett 94

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Universality of thermally assisted magnetic domain wall motion under spin torque2005

    • Author(s)
      Gen Tatara
    • Journal Title

      Appl.Phys.Lett 86

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Domain wall displace ment triggered by an AC current be low threshold2005

    • Author(s)
      Gen Tatara
    • Journal Title

      Appl.Phys.Lett. 86

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 電流による磁壁駆動の物理2005

    • Author(s)
      多々良源, 河野治, 柴田絢也, 斉藤英治
    • Journal Title

      固体物理 40

      Pages: 545-558

    • NAID

      40006867378

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 電流による磁壁駆動2005

    • Author(s)
      多々良源
    • Journal Title

      応用物理 74

      Pages: 1598-1602

    • NAID

      10017078430

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Fate of Uniform Ferromagnetism under Spin Current: Domain Nucleation2005

    • Author(s)
      Junya Shibata, Gen Tatara, Hiroshi Kohno
    • Journal Title

      Phys.Rev.Lett. 94

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Theory of Current-Driven Domain Wall Motion: Spin Transfer versus Momentum Transfer2004

    • Author(s)
      Gen Tatara, Hiroshi Kohno
    • Journal Title

      Phys.Rev.Lett. 92

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Current-induced resonance and mass determination of a single magnetic domain wall2004

    • Author(s)
      Eiji Saitoh, Hideki Miyajima, Takehiro Yamaoka, Gen Tatara
    • Journal Title

      Nature 432

      Pages: 203-206

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Anomalous Hall effect and Skyrmion Number in Real- and Momentum- space2004

    • Author(s)
      Masaru Onoda, Gen Tatara, Naoto Nagaosa
    • Journal Title

      J.Phys.Soc.Jpn. 73

      Pages: 2624-2627

    • NAID

      110001979178

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Persistent current and Hall effect due to spin chirality2004

    • Author(s)
      Gen Tatara
    • Journal Title

      phys.sta.sol.(b) 241

      Pages: 1174-1179

    • Related Report
      2004 Annual Research Report

URL: 

Published: 2004-04-01   Modified: 2018-03-28  

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