2016 Fiscal Year Annual Research Report
Magnetic dynamics of ferromagnets by pure spin current injections
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25820135
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
本多 周太 関西大学, システム理工学部, 助教 (00402553)
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2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | スピン注入磁化反転 / 純スピン流 / マイクロマグネティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
低消費電力駆動の磁気メモリの開発にむけて強磁性体中の磁化を純スピン流注入によって高効率に制御することや，純スピン流注入を用いた新機能素子提案に向けて，強磁性体中の磁化ダイナミクスや電子状態の解析を行なった。スピン注入磁化反転においては，純スピン流を磁性体の複数の面から注入することや磁性体の磁化の向きに対して傾いた向きに偏極した純スピン流を注入することで，磁化の反転確率や反転速度，磁化反転可能な磁性体の大きさを増加できることを磁化ダイナミクスシミュレーションによって定量的に明らかにした。特に今年度は，非対称な形状を持つ強磁性体における純スピン流注入磁化反転で，磁化の反転方向によって必要なスピン注入密度に差が生まれる純スピン流注入磁化反転特有の現象を発見した。この現象を利用した新たな機能素子の開発が期待される。さらにハーフメタル性を有する二つのホイスラー合金の接合において，接合界面の原子層の組成の組み合わせによって接合界面においてもハーフメタル性が保持されることを提案した。これによって注入スピンの密度を大きくでき，より高速に磁化を制御することが可能になる。さらに，磁気メモリには強磁性ナノワイヤ内に形成された磁区を電流で駆動させる磁壁移動型磁気メモリがある。ナノワイヤ上に積層されたキャップ層を流れる電流によって，キャップ層からスピンホール効果によってスピンが注入される。この注入を純スピン流注入のモデルによって再現し，TbFeCoナノワイヤに作製された磁気バブルへ純スピン流を注入することで磁気バブルが斜めに傾斜しながら動くことが明らかとした。磁化ダイナミクスの解析にはランダウリフティッツ方程式に基づき独自にモデル化した純スピン注入による効果を取り入れたマイクロマグネティクスシミュレーションを，電子状態の解析には第一原理バンド計算パッケージを用いた。
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