抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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電流により磁壁を移動させる能力は,不揮発性メモリと論理素子[1],[2]を開発するための新しい道を開く。重金属(HM)/強磁性体(FM)/酸化物不均一構造における電流駆動磁壁運動(DWM)の実現は,HMとDzyaloshinski-Moriya相互作用(DMI)からのスピンHall効果のHM/FM界面[3],[4]における結合効果に起因する。スピンHall角(正または負)と有効DMI場(左または右)の異なる組合せは,電流方向[5]-[7]に関してDWMの方向を決定する。DWMの方向を変えることは,しばしば異なるHMまたはFM材料の選択を必要とする。ここでは,二つの重金属下層の相対的厚さを変えることにより,電流誘起DWMの方向と速度を制御できることを示した。著者らの実験では,すべての膜を,ベース圧力≦2×10~8Torrで,マグネトロンスパッタリング(金属に対してDC,酸化物に対してRF)によって蒸着した。膜スタックは基板/Ta(0.5)/Pt(3)/W(0.6,0.8,1,1.5)/FeCoB(1.2)/MgO(2)/Ta(1)で,単位はナノメータであった。底部と上部のTa層は膜の付着とキャッピングの目的にあり,これらの層からのスピンHallトルクのFeCoB層への効果は無視できる。膜は膜表面に垂直な0.4T磁場下で350°Cでアニールした。磁化曲線を,交互勾配磁場磁力計を用いて測定し,すべての膜は垂直磁気異方性を示した。W/FeCoB界面における磁壁キラリティを測定するために,磁気バブル領域試験[8]を行った。図形1は,μ_0H_z=0.5mTの下で,面内磁場の関数として,上下磁壁の速度を示した。その結果,磁壁はW/FeCoB界面において右利きのキラリティを有し,他のグループ[5]による以前の観測と一致することを示した。Figure1の最小値は,有効DMI場が約43mTであることを示した。次に,膜を,各側に蝶状接触パッドを有する4μm幅の26μm長ワイヤにリソグラフィー的にパターン化した。ナノ秒電流パルス下の磁壁運動をKerr顕微鏡により追跡し,磁壁運動の速度をKerr画像のシーケンスで決定した。電流駆動磁壁の速度は,正の速度が電流方向に沿って磁壁運動を示すW層の厚さの関数としてFigure2にプロットされる。W層厚が0.8nm以上のとき,磁壁は電流と同じ方向に移動することを観測した。一方,磁壁速度はW層厚に直線的に依存した。しかし,厚さが0.8nm以下に減少すると,運動方向は電流方向に対してスイッチする。このような現象は,スピン分極の逆符号(Figure2挿入)をもつFeCoB層への2つのスピン電流の注入から生じ,それはさらに2つの逆スピン軌道トルクの競合を引き起こす。二つの重金属下層のスピンHall効果により,二つのスピン電流が発生し,ゼロ磁壁速度で示されるように,0.8nm厚さのW層で平衡に達した。要約すると,二つの重金属下層の相対的厚さを変えることにより,電流駆動磁壁運動の方向と速度を制御できることを実証した。これは,重金属下地層のスピンHall効果により発生したスピン分極の逆符号をもつ二つの純粋なスピン電流の競合から生じた。現在駆動されているDWMを操作するこのような方法は,スピントロニクスデバイスおよび応用における新しい設計をスパークするであろう。Copyright 2018 The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】
