Detection of domain wall dynamics and estimation of magnetic parameters

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01396
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Tanaka Terumitsu 九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (20423387)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 磁壁移動型メモリ / マイクロマグネティックシミュレーション

Outline of Final Research Achievements

Spin polarization of an amorphous magnetic thin film has been estimated through micromagnetic simulations and experiments for domain wall propagations. Perpendicular magnetization films were fabricated by thin Tb and Co stacked layers, and the domain wall introduced in the stacked film has been driven by electric currents. The micromagnetic simulation and the experiments clarified the critical current velocity and the critical current density, respectively for the domain wall propagations. The estimated spin polarization was 0.05 for the film with 0.3/0.7 of Tb/Co layer thickness ratio.

Free Research Field

磁気デバイス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

磁性体のスピン偏極率はスピントロニクス分野では極めて重要な物理定数である。スピン偏極率はトンネル磁気抵抗効果の測定で一般に求められるが、希土類/遷移金属から成るアモルファス磁性薄膜は熱に弱く、トンネル磁気抵抗効果測定素子の作成に必要なミリングプロセスを経ると磁気特性が大きく変化してしまうため、スピン偏極率の推定が困難であった。本研究では磁壁移動実験とマイクロマグネティックシミュレーションにより、スピン偏極率を求める新たな手法を提案し、アモルファス材料であるTbCo薄膜のスピン偏極率を推定した。TbCo薄膜のスピン偏極率に関する報告例はこれまで殆どなく、デバイス開発に大きく寄与すると思われる。