에 대한 마이크로 자기 통찰력

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 13438(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

마이크로자기 모델링을 활용하여 우리는 360° 전체 사이클 평면 내 자화 회전의 조사되지 않은 특성과 강자성체 나노와이어를 따라 자화 파동이 전파되는 결과를 설명했습니다. 강자성 스트립의 한쪽 끝에서 스핀 진동을 발생시켜 생성된 자화파는 와이어 끝까지 전파됩니다. 수직 스핀 토크 발진기(STO)는 STO의 일부이기도 한 강자성 스트립의 한쪽 끝에서 자화 회전을 생성할 수 있습니다. 우리의 결과는 와이어를 따른 스핀의 진동 주파수가 자기파의 공간 파장이 증가하는 동안 우수한 충실도를 유지한다는 것을 보여줍니다. 파동 전파의 이면에 있는 구동 메커니즘은 교환 스프링인 것으로 밝혀졌으며, 이는 스핀 전달 토크(STT) 또는 스핀 홀 효과(SHE)와 같은 '캐리어' 힘 없이 파동의 전파를 가능하게 합니다. . 또한, 우리는 교환 에너지의 기울기가 자기파를 앞으로 유도하는 반면 평면 이방성 필드의 내부 및 외부가 와이어를 따라 스핀 진동 궤적의 모양을 제어한다는 것을 입증합니다. 또한 STO 끝에서 진동을 멈추면 이완 후 파동의 전파가 중단되고 STO 회전 키랄성을 변경하면 반대 권선 수의 도메인 벽이 병합되고 소멸됩니다.

최근 스핀트로닉스의 발전에는 자화 역학1,2,3,4을 통한 정보 및 데이터 저장 전송이 포함됩니다. 정보 전송에 관한 대부분의 연구는 장파장 스핀파를 활용하는데, 이는 자화 세차 원뿔 각도가 10\(^\circ \ ). 이러한 장애물을 극복하기 위해 STT 또는 SHE10을 통해 원뿔 각도가 거의 90°인 평면 내(IP) 360° 스핀 세차에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 이러한 여기를 생성하는 실행 가능한 방법 중 하나는 STO를 사용하는 것입니다. 모양이나 결정질 이방성으로 인해 자화된 IP인 STO의 자유층은 소스 여기를 넘어 한 방향으로 확장되어 나노와이어 형상을 설정합니다. STO 끝의 자화는 수직 스핀 전류의 STT 효과로 인해 360° IP 회전을 겪고, 스트립에서 생성된 자화 회전은 소스 영역을 넘어 스트립을 따라 전파됩니다. 이전 연구에서는 소산성 또는 초유체 상태11,12,13,14,15에서 호모키랄 도메인 벽의 움직임으로 360° IP 회전에 의한 파동 전파의 개념을 다루었지만, 우리의 연구 목표는 다음과 같은 중요한 답이 없는 질문을 해결하는 것입니다. 이 파동 전파의 원동력은 무엇입니까? 소스 자극이 꺼지거나 극성이 바뀌면 어떻게 됩니까? 게다가 다양한 조건에서 파동은 어떻게 행동하는가? 파동의 거시적 특징 외에도 자기장을 정확하게 설명할 때 NW의 한 위치에서 다른 위치로 자기 진동의 3D 궤적을 수정하는 IP와 평면 외(OP) 이방성 필드의 상호 작용에 대해서도 설명했습니다.

평면 이방성에 의해 필름 평면 내부에 자화가 갇힌 얇은 자성 필름의 긴 스트립을 생각해 보십시오. 이제 일정한 각속도를 갖는 회전 자기장이 스트립의 한쪽 끝에 국부적으로 적용되어 스트립의 자화가 이를 따라 회전한다고 상상해 보겠습니다. 이 회전을 달성하기 위해 STO를 사용할 것을 제안하므로 나머지 작업에서는 이 끝을 소스 또는 STO 끝이라고 합니다. 그림 1은 확장된 자유층을 갖춘 STO의 개략도를 보여줍니다. 편광판에 의해 필터링된 수직 스핀의 STT 효과로 인해 STO 끝의 자기 모멘트가 IP를 회전하면 회전 교환 자기장을 경험하면서 인접한 모멘트도 회전을 시작합니다. 이 프로세스는 와이어가 끝날 때까지 계속됩니다. 스트립 끝에서는 매우 높은 감쇠 상수를 고려하여 흡수/완전 흡수를 가정하므로 반사가 없습니다. 시간에 따라 STO 끝에서 자화 회전의 한 주기는 공간적으로 완전한 주기 또는 360° 도메인 벽(DW)으로 변환됩니다. 시스템이 정상 상태에 도달할 때까지 소스 자화의 지속적인 회전에 따라 와이어에 포함되는 호모키랄 DW 팩의 수가 증가합니다. 소스 자화 발진 주파수는 그림 1에서 1GHz로 설정됩니다. 그림 1b는 시간에 따라 최대 250nm까지 와이어의 자화 방향의 y 성분을 보여 주며 반주기 동안의 파동 전파를 보여줍니다.