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論文

Observation of topological Hall torque exerted on a domain wall in the ferromagnetic oxide SrRuO$$_3$$

山ノ内 道彦*; 荒木 康史; 酒井 貴樹*; 植村 哲也*; 太田 裕道*; 家田 淳一

Science Advances (Internet), 8(15), p.eabl6192_1 - eabl6192_6, 2022/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Multidisciplinary Sciences)

強磁性ワイル金属SrRuO$$_3$$における、電流によって磁壁に作用する大きな有効磁場$$H_mathrm{eff}$$を報告する。電流密度に対する$$H_mathrm{eff}$$の比率は、非単調な温度依存性を示し、従来のスピン移行トルクおよびスピン軌道トルクの比率を上回っていることが示される。この増強効果は、磁壁に電場が印加されたときに、ワイル点の周りに出現するワイル電子によって磁壁に作用するトポロジカルホールトルク(THT)によってよく説明される。電流密度に対するTHTから生じる$$H_mathrm{eff}$$の比率は、金属系で報告されているスピン移行トルクおよびスピン軌道トルクから生じるものよりも1桁以上高く、THTが スピントロニクスデバイスにおける磁化の操作においてエネルギー効率の良い方法を提供する可能性があることを示している。

論文

Current-induced modulation of coercive field in the ferromagnetic oxide SrRuO$$_{3}$$

山ノ内 道彦*; 小山田 達郎*; 佐藤 晃一*; 太田 裕道*; 家田 淳一

IEEE Transactions on Magnetics, 55(7), p.1400604_1 - 1400604_4, 2019/07

 被引用回数:3 パーセンタイル:32.2(Engineering, Electrical & Electronic)

We investigated the coercive field $$H_{c}$$ for Domain Wall (DW) motion as a function of the current $$I$$ in the ferromagnetic oxide SrRuO$$_{3}$$, a model system with narrow DWs for fabricating high-density spintronics devices. The DW is moved by $$I$$ in the direction of the current, and $$H_{c}$$ is modulated linearly in $$I$$. This linear relationship is consistent with an effective magnetic field $$H_{eff}$$ driving the DW. The direction of DW motion and the magnitude of $$H_{eff}$$ are well described by a model based on the field-like torque arising from the spin relaxation of conduction electrons in the DW.

論文

Anomalous temperature dependence of current-induced torques in CoFeB/MgO heterostructures with Ta-based underlayers

Kim, J.*; Sinha, J.*; 三谷 誠司*; 林 将光*; 高橋 三郎*; 前川 禎通; 山ノ内 路彦*; 大野 英男*

Physical Review B, 89(17), p.174424_1 - 174424_8, 2014/05

 被引用回数:83 パーセンタイル:94.56(Materials Science, Multidisciplinary)

磁気トンネル接合素子に用いられるCoFeB/Mgoヘテロ構造膜の下地に用いられるTa膜の影響を調べた。Ta下地膜は電流による磁化反転に大きな効果を持っていることがわかった。この結果はスピン拡散モデルで解析された。

口頭

磁気トンネル接合素子に対する放射線照射効果の実測評価

小林 大輔*; 梯 友哉*; 廣瀬 和之*; 池田 正二*; 山ノ内 路彦*; 佐藤 英雄*; Enobio, E. C.*; 遠藤 哲郎*; 大野 英男*; 小野田 忍; et al.

no journal, , 

磁気抵抗メモリ(MRAM)の基本素子である磁気トンネル接合に重イオン放射線を照射した。試験素子は東北大学によって作製されたCoFeB/MgO/CoFeB層からなるものである。この素子は、垂直磁気異方性を持ち、スピン注入磁化反転方式によって制御される従来とは異なる特徴を有す。スピン注入磁化反転方式では、データ書き込みが素子へのパルス電流注入によって実現されるため、放射線衝突によって発生するノイズ電流による記憶データ喪失(書き換え)への懸念がある。タンデム加速器で加速した15MeV Siイオンを、中エネルギーイオン照射チェンバー、並びに、重イオンマイクロビーム形成装置と半導体デバイス微小領域照射試験装置を利用して照射したところ、用いたイオンビームにおいては記憶データの喪失が起きないことが明らかとなった。また、電圧ストレスが放射線耐性に及ぼす影響についても調査したが、実験に用いた$$pm$$0.5Vの電圧ストレスの範囲では前記Siイオンビームへの耐性に変化がないことが判明した。

口頭

Temperature dependence of current-induced effective magnetic field acting on domain wall in SrRuO$$_{3}$$

酒井 貴樹*; 山ノ内 道彦*; 荒木 康史; 植村 哲也*; 太田 裕道*; 家田 淳一

no journal, , 

Current-induced domain wall (DW) motion is one of schemes for electrical manipulation of magnetization direction in spintronics devices. Current density required for the DW motion in a ferromagnetic oxide SrRuO$$_{3}$$ (SRO) is 1-2 orders of magnitude lower than that in ferromagnetic metals, and we have shown that the applied current acts as an effective magnetic field Heff on the DW in SRO. To elucidate the origin of the Heff, we investigated Heff in wide temperature range. The ratio of Heff acting on the DW to current increases with decreasing temperature around the ferromagnetic transition temperature, whereas it shows nonmonotonic temperature dependence at low temperatures. Since SRO has many Weyl points near Fermi level and transverse resistance shows nonmonotonic temperature dependence originating from Berry curvature arising from Weyl points, Weyl fermions can affect the DW motion.

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