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Controlled Antiferromagnetism by Spin Curent

Title
Controlled Antiferromagnetism by Spin Curent
Authors
김현중제숭근정대한이기석홍정일
DGIST Authors
홍정일
Issue Date
2019-10-23
Citation
2019 KPS Fall Meeting (가을학술논문발표회)
Type
Conference
Abstract
본 연구는 강자성체 (FM) CoFeB/반강자성체 (AFM) IrMn/heavy metal (HM) Pt 층으로 이루어진 삼중층 구조에서, 스핀 홀 효과에 의한 HM layer으로부터 발생되는 편광된 스핀전류가 반강자성체의 스핀배열을 컨트롤 할 뿐만 아니라, 반강자성체층과 결합한 강자성체의 교환바이어스 설정을 가능하게 보여준다. 반강자성체층에 스핀 전류를 직접적으로 주입하기 위해서, 상온에서 외부 자기장 없이 10 μm 너비와 1mm 길이를 가진 Pt(8 nm)/Ta(4 nm)구조의 와이어 패턴 위에 CoFeB (5 nm)/IrMn (8 nm) 이중층을 마그네트론 스퍼터링을 통하여 증착하였다. 우선 주입되는 전류가 증가함에 따라, 초기 as-grown 샘플의 0에 가까운 교환바이어스 값이 다른 값으로 생성되며 증가함을 측정하였다. Figure 1(a)는 초기 as-grown 필름의 경우, Magneto-Optical Kerr Effect (MOKE) 자력계 시스템으로 측정한 자성 hysteresis loop은 무작위로 배열된 AFM의 도메인에 의하여 0에 가까운 교환바이어스 값을 보여준다. 시료에 10 mA, 20 mA, 30 mA 해당되는 전류를 흘려 준 후 hysteresis loop을 측정하였으며, 전류가 증가함에 따라 생성된 교환바이어스 값이 증가 하였고 30 mA의 전류를 주입된 경우, -250 Oe 해당하는 교환바이어스 값이 생성되었다. 이는 외부 자기장 없이 스핀전류에 의하여 AFM의 스핀들의 축이 한 방향으로 정렬됨을 보여준다. 주입되는 스핀전류의 편광 방향에 따라 교환바이어스 방향 설정을 알아보기 위하여, 마이너스 전류를 시료에 흘려준 후 교환바이어스 스위칭을 확인하였다. Figure 1(b)와 1(c)는 +30 mA 와 –30 mA 전류를 주입한 후 -250 Oe 와 +250 Oe의 해당하는 교환바이어스 값이 설정되며, 연속적으로 교환바이어스 스위칭이 가능함을 보여준다. 본 연구결과는 Pt층의 스핀 홀 효과에 의하여 발생하는 스핀전류가 AFM 층에 주입함으로써, 외부 자기장 없이 성공적으로 AFM의 자화 모멘트를 정렬 가능함을 증명하였다. 이 뿐만 아니라 스핀전류를 통한 AFM 스핀 컨트롤은 AFM 스핀트로닉스 기술에 적용 가능하며, 마이크로 스케일보다 작은 스케일의 패터닝을 구현하여 국소적인 스핀트로닉스 실현 가능을 기대한다.
URI
http://hdl.handle.net/20.500.11750/14228
Publisher
한국물리학회
Related Researcher
  • Author Hong, Jung-Il Spin Nanotech Laboratory
  • Research Interests Electric and Magnetic Properties of Nanostructured Materials; Spintronics
Files:
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Collection:
Department of Physics and ChemistrySpin Nanotech Laboratory2. Conference Papers


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