Electric field control of magnetic domain wall motion via modulation of the Dzyaloshinskii-Moriya interaction

ジャロシンスキー・守谷相互作用の変調による磁壁移動の電界制御

小山 知弘*; 仲谷 栄伸*; 家田 淳一   ; 千葉 大地*

Koyama, Tomohiro*; Nakatani, Yoshinobu*; Ieda, Junichi; Chiba, Daichi*

Pt/Co/Pd非対称構造において電場が磁壁速度を制御できることを示す。ゲート電圧を印加すると、50m/sまでの磁壁速度の著しい変化が観察され、これは以前の研究で観察されたものよりはるかに大きい。さらに、100m/sを超える磁壁速度の明確な変調も確認した。電場による界面のDzyaloshinskii-Moriya相互作用(DMI)の数パーセントまでの変化が、速度変調の原因であることがわかった。ここに示されているDMIを介した速度変化は、電場による異方性変調によって引き起こされるものとは根本的に異なるメカニズムである。本結果は、スピントロニクスデバイスの性能を向上させることができるDMI制御によるスピン構造とダイナミクスの電気的操作への道を開くものである。

We show that the electric field (EF) can control the magnetic domain wall (DW) velocity in a Pt/Co/Pd asymmetric structure. With the application of a gate voltage, a significant change in DW velocity up to 50 m/s is observed, which is much greater than that observed in previous studies. Moreover, a DW velocity exceeding 100 m/s is clearly modulated. An EF-induced change in the interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction (DMI) up to several percent is found to be the origin of the velocity modulation. The DMI-mediated velocity change shown here is a fundamentally different mechanism from that caused by EF-induced anisotropy modulation. Our results will pave the way for the electrical manipulation of spin structures and dynamics via DMI control, which can enhance the performance of spintronic devices.