本研究では、強磁性膜および反強磁性膜を対象に、ピコ秒から微秒の広範な時間スケールにわたるスピン軌道トルク磁化反転を系統的に調査した。
ピコ秒パルスを用いた場合、従来の磁化反転モデルでは説明できない新しい反転メカニズムが観測された。具体的には、磁化が一斉に反転する「コヒーレントな反転」が生じ、これにより反転に必要なエネルギーが1桁以上低減することが明らかになった。
一方、ナノ秒パルスを用いた場合は、磁壁の核生成と伝播による「非コヒーレントな反転」が支配的であり、エネルギー効率は低い。
このように、時間スケールに応じて磁化反転メカニズムが大きく変化することを明らかにした。ピコ秒時間スケールでは、高速かつ高エネルギー効率な磁化反転が可能であり、次世代スピントロニクスデバイスへの応用が期待される。
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