Spinmotive force due to domain wall motion in high field regime

高磁場領域の磁壁移動に伴うスピン起電力

家田 淳一   ; 山根 結太; 前川 禎通

Ieda, Junichi; Yamane, Yuta; Maekawa, Sadamichi

渦型磁壁の移動に伴うスピン起電力の数値解析を行う。磁壁のような磁化構造のダイナミクスは、伝導電子スピンに対してスピン依存する非保存力を及ぼし、この効果を用いた新しいタイプの磁気デバイスが提案されている。これまでに行われたパーマロイ細線を用いたスピン起電力の実験では、出力信号はたかだか500ナノボルト程度にとどまっていた。磁化構造を固定化し単純化した理論予測では、スピン起電力信号の大きさは外部磁場に比例して増大することが示される。その一方、高磁場領域での磁壁運動は、磁化構造の変形を伴う極めて複雑な振る舞いを示すことが知られている。このため、高磁場領域におけるスピン起電力がどのような磁場応答を示すかは、未だ明らかにされていなかった。本研究では、数値シミュレーションにより、このような高磁場領域における複雑な磁壁移動においても、スピン起電力信号が外部磁場に対して線形に増大することを示す。これらの知見は、最近行われた高磁場領域におけるスピン起電力の実験結果を説明する。

Spinmotive force associated with a moving vortex domain wall is investigated numerically. Dynamics of magnetization textures such as a domain wall exerts a non-conservative spin-force on conduction electrons, offering a new concept of magnetic devices. This spinmotive force in permalloy nanowires has been detected by voltage measurement where magnitude of the signal is limited less than 500 nV. Theoretically it is suggested that the spinmotive force signal increases as a function of external magnetic fields. At higher magnetic fields, however, the wall propagation mode becomes rather chaotic involving transformations of the wall structure and it remains to be seen how the spinmotive force appears. Numerical simulations show that the spinmotive force scales with the field even in a field range where the wall motion is no longer associated coherent precession. This feature has been tested in a recent experiment.