Theoretical Study of Magnetization Switching Dynamics Using Spin Wave Resonance

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K18412
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Applied materials; Nanostructural physics
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Yamaji Toshiki 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (30432355)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: スピン波 / 磁化反転 / 理論研究 / 磁気記録

Outline of Final Research Achievements

The magnetization switching in a perpendicularly magnetized nanomagnet by applying a circularly polarized rf field is analyzed as a function of the thickness (d) of the specimen using an effective one-dimensional model. It is found that there exist two kinds of critical thicknesses, dc1 and dc2 ( ≧ dc1). When d < dc1, the switching mode is uniform type which is well described by a macro-spin model. On the other hand, when dc1 ≦ d < dc2, the switching mode is non-uniform type, whereas the rf frequency dependence of the switching field is the same as the one with d < dc1. In the case of d ≧ dc2, the critical rf frequency at which the switching field takes a minimum value, increases. The results indicate that the switching field is more effectively reduced than the conventional microwave-assisted switching.

Free Research Field

スピントロニクス理論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来の手法のようなエネルギーアシストやトルクを利用するのではなく、スピン波共鳴を磁化反転低減に利用する手法であるスピン波アシスト磁化反転の理論構築を行い、スピン波アシスト磁化反転の実験結果に対して理論的裏付けを与える重要な研究である。スピン波を介在した磁化反転ダイナミクスという未開拓な物理理論を構築する点で学術的意義があり、垂直磁気記録におけるトリレンマを打破し5 Tbit/in2を超える次世代超高密度磁気記録媒体の開発に繋がる点で社会的（産業的）意義がある。スピン波アシスト磁化反転が実用化されれば社会的インパクトが非常に大きいと考えられる。