2013 Fiscal Year Research-status Report
熱活性領域におけるスピントルク磁化ダイナミクスの理論的研究
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25790044
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
谷口 知大 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノスピントロニクス研究センター, 研究員 (90635806)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / スピントルク磁化反転 / 理論 / フォッカー・プランク方程式 |
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| Research Abstract |
当該年度は面内磁化膜におけるスピントルク磁化反転の反転レイトをフォッカー・プランク方程式に基づいて理論的に導出した。不揮発性磁気メモリ(Magnetic Random Access Memory: MRAM)に代表されるスピントロニクス・デバイスの実現に向け、素子の熱耐性を定量的に評価する手法を確立することは必須の課題である。MRAMの熱耐性は熱活性領域におけるスピントルク磁化反転の反転確率を測定し、それを理論解析することで評価できる。反転確率(もしくは反転確率の時間発展を決める反転レイト)に関する従来の理論はMRAMに流す電流が極めて小さいことを仮定していたが、実際の実験では短時間で効率的に反転確率を得るため比較的大きな電流を流していた。このような電流領域では従来の理論が適用できないため、幅広い電流領域に適用可能な理論の確立が求められていた。またスピントルク磁化反転は非保存力による反転という基礎物理の面からも重要な課題である。本年度は研究計画に沿い、まずランジュバン方程式の解から面内磁化膜の磁化が等エネルギー面上での歳差運動を繰り返しながら反転することを明らかにした。この結果に基づき、フォッカー・プランク方程式を等エネルギー面上で平均化することでフォッカー・プランク方程式の次元を1次元にまで落とし、反転レイトの解を求めることに成功した。そして低電流極限では従来の理論通り、反転レイトは対数スケールで電流に比例するが、高電流領域では非線形な依存性を示すことを明らかにした。またこの反転レイトの解を用いて反転確率の時間発展を計算し、低電流領域で磁化反転を起こすためには室温において電流パルス幅を1マイクロ秒以上印加しなければいけないことを明らかにした。これらの成果をPhysical Review B誌等から発表し、また日本物理学会、アメリカ磁気学会においても成果発表を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当該研究に対しPhysical Review B誌掲載の論文を始めとして合計3本の論文(いずれも国際誌、査読付き)が本年度発表され、またアメリカ磁気学会および秋季・春季日本物理学会でも成果発表を行うことが出来たため。
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| Strategy for Future Research Activity |
新年度も研究計画に基づき、磁化反転確率など実験と比較可能な物理量の理論解の導出を行っていく予定である。また最近になり、この課題で発展させている理論が熱活性領域のスピントルク磁化反転に限らず、自励発振など、スピントロニクスで関連する別の物理現象にの解析にも役に立つことが分かってきたので、当初の研究計画を遂行しつつ、更に広い枠組みで分野の発展に寄与できる理論の確立を行っていきたい。
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Research Products
(6 results)
