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보고서 상세정보

초고속 스핀토크 동역학 연구
Ultrafast Spin-Torque Dynamics Study

  • 사업명

    일반연구자지원

  • 과제명

    초고속 스핀토크 동역학 연구

  • 주관연구기관

    충북대학교
    Chungbuk National University

  • 연구책임자

    김동현

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2010-04

  • 과제시작년도

    2009

  • 주관부처

    교육과학기술부

  • 사업 관리 기관

    한국연구재단

  • 등록번호

    TRKO201000012839

  • 과제고유번호

    1345104702

  • 키워드

    자구.자구벽이동.스핀토크.스핀논리소자.자기저항.자구벽저항.스핀메모리.스핀이미징.스핀파.Magnetic domain.Domain wall motion.Spin torque.Spin logic device.Magneto-resistance.Domain wall resistance.Spin memory.Spin imaging.Spin wave.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    1) We have observed magnetic vortex dynamics driven by 1-ns pulsed magnetic field by means of pump-probe stroboscopy. Spin struct...

    1) We have observed magnetic vortex dynamics driven by 1-ns pulsed magnetic field by means of pump-probe stroboscopy. Spin structure of rectangular PY prepared on Au waveguide is investigated with 100-ps time step. Two magnetic vortex cores are observed to be perturbed by the pulse but to be forming a linking domain rather than to show gyrotropic circular trajectories. Micromagnetic simulation confirms that the linking domain is originated from the newly formed vortex-antivortex cores during the excited motion of the original vortex cores.
    2) To observe spin-torque driven spin dynamics on ps-time scale, we disconnected the Au waveguide and put Permalloy rectangle pattern replacing the dispatched region, thereby forming a conducting line. We could inject the current through the ferromagnetic rectangle to generate the spin-torque and observed the picosecond timescale spin dynamics of vortex structure driven by spin-torque using the pump-probe stroboscopy. By tuning the spin current voltage, we confirm that the observed phenomenon is originated from the spin torque not from the Oersted field. 3) We have carried out various kinds of micromagnetic simulations to investigate spin dynamics on picosecond timescales. We have simulated spin ground states exhibiting a transitional behavior from symmetric to antisymmetric wall configuration around the notch of ferromagnetic wire. Moreover, we have investigated a dynamic process of magnetic domain wall collision, where the two domain wall generated at the end of the wire are driven to collide. The domain wall is found to behave like a soliton. It shows 2nd and 3rd collision without immediate annihilation. Our finding implies that the particular care is needed to control the bit information in spin logic devices based on the domain wall in ferromagnetic nanowires.


    1) 피코초 스케일에서 1-ns 폭의 자기장 펄스를 가하여 변화하는 자기보텍스 동역학을 펌프-프로브 스트로보스코피로 관찰하였다. 직사각형 퍼멀로이 패턴이 Au 웨이브가이드 위에서 나노초 전류펄스에 의해 생성된 자기장 펄스에에 의해 ...

    1) 피코초 스케일에서 1-ns 폭의 자기장 펄스를 가하여 변화하는 자기보텍스 동역학을 펌프-프로브 스트로보스코피로 관찰하였다. 직사각형 퍼멀로이 패턴이 Au 웨이브가이드 위에서 나노초 전류펄스에 의해 생성된 자기장 펄스에에 의해 스핀구조가 변화하는 것을 100 ps 시간간격으로 스트로보스코피 관찰을 수행하였다. Landau 플럭스닫힘 구조의 2개의 보텍스코어가 상호작용하며 운동하는 것을 직접 관찰할 수 있었고 보텍스코어가 원형궤적을 보이는 대신에 매우 짧은 시간동안 두 코어를 연결하는 자구를 관찰하는데 성공하였다. 마이크로자성 시뮬레이션에 의하면 보텍스와 반보텍스쌍이 새롭게 생성되면서 2개의 반보텍스 사이에 연결 자구가 생성되는 것을 확인할 수 있었다.
    2) 스핀토크에 의한 피코초 시간스케일의 스핀동역학 관찰을 수행기 위해 웨이브가이드를 의도적으로 끊고 그 사이에 퍼멀로이 패턴을 위치시켜 웨이브가이드를 잇게 하였다. 주입된 전류펄스가 퍼멀로이 패턴을 지나가면서 스핀토크를 발생시키면서, 퍼멀로이 직사각형 패턴내의 보텍스구조 및 자구벽이 운동하는 것을 펌프-프로브 스트로보스코피로 성공적으로 관찰할 수 있었다. 전류펄스의 전압이 일정한 값 이하일때 자구벽 운동이 일어나지 않았으며 관찰된 동역학의 근원은 Oersted 자기장에 의한 것이 아니라 스핀토크에 의한 것이라 결론 내릴 수 있었다.
    3) 피코초 시간스케일 스핀동역학을 이해하기 위해 다양한 마이크로자성 시뮬레이션을 수행하였다. 나노선에 삼각형 노치를 두고 노치 주변에서 형성되는 스핀구조의 기저상태가 노치모양에 따라 대칭적 또는 비대칭적 구조의 자구벽구조를 갖는다는 것을 확인하였다. 또한, 나노선의 양쪽 끝에서 생성된 2개의 자구벽을 가속시킨 후 나노선 중앙에서 충돌시키면서 스핀동역학 과정을 시뮬레이션하였다. 평행한 횡렬스핀의 두 자구벽이 마치 솔리톤처럼 행동하며 1차 충돌 후 바로 소멸되지 않고 횡렬스핀방향이 역전되면서 2차 충돌이 진행되는 것을 확인하였으며, Racetrack 메모리소자와 같은 자구벽을 이용한 나노구조 메모리에서 실제 비트의 정보를 조작할 때 매우 주의가 필요하다는 것을 알 수 있다.


  • 목차(Contents) 

    1. 일반연구자지원사업 최종보고서(초안) ...1
    2. 목차 ...2
    3. Ⅰ. 연구 계획 요약문 ...3
    4. 1. 국문 요약문 ...3
    5. Ⅱ. 연구 결과 요약문 ...4
    6. 1. 국문 요약문 ...4
    7. 2. SUMMARY ...5
    8. Ⅲ. 연구 내용 ...6
    9. 1. ...
    1. 일반연구자지원사업 최종보고서(초안) ...1
    2. 목차 ...2
    3. Ⅰ. 연구 계획 요약문 ...3
    4. 1. 국문 요약문 ...3
    5. Ⅱ. 연구 결과 요약문 ...4
    6. 1. 국문 요약문 ...4
    7. 2. SUMMARY ...5
    8. Ⅲ. 연구 내용 ...6
    9. 1. 연구 개발 과제의 개요 ...6
    10. 2. 국내외 기술 개발 현황 ...11
    11. 3. 연구 수행 내용 및 결과 ...12
    12. 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ...26
    13. 5. 연구 결과의 활용 계획 ...27
    14. 6. 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ...28
    15. 7. 주관연구책임자 대표적 연구 실적 ...29
    16. 8. 참고 문헌 ...30
    17. 9. 연구 성과 ...31
    18. 10. 기타 성과 ...33
  • 참고문헌

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