静磁結合した磁気渦の挙動－カイラリティーの影響

摘要

近年、磁気渦構造をもった強磁性ナノ磁気ディスクに関する研究が盛んであり、この磁気渦を利用した次世代高密度記録媒体などへの応用が期待されている。したがって、磁気渦の物理的特性の制御や複数のナノディスク間の相互作用を考慮に入れた研究が重要である。 本研究では、カイラリティー（後述参照）制御した二つの静磁的に結合したディスクにおける磁気渦の挙動について数値計算及び実験により詳しく調べた。 磁気渦構造は、系の交換エネルギーと静磁エネルギーの競合により得られる安定した磁化状態であり、ディスクの半径と厚さを適切に決めれば容易に実現することが出来る。 渦中心では交換エネルギーの急激な増大を防ぐために「吹き出し磁化」と呼ばれる磁化の垂直成分が存在する。 また、面内の磁化は磁気渦中心に対して、右回りか左回りかであり、この自由度は「カイラリティー」と呼ばれている。 面内磁場の掃引によって、磁気渦がディスクから消滅、生成し、磁気渦特有の磁化曲線を描くが、この磁気渦中心は磁場に対して垂直に移動し、その方向はカイラリティーに依存するのが特徴である。磁気渦中心がディスクの中心からずれると、円盤側面に磁荷が現れ、磁場が漏れ出すことが知られている。二つのナノディスクを十分に近づけた状態で外部磁場を与え磁気渦中心を移動させると、その漏れ磁場によって、互いに隣接するディスクの磁化が静磁的に相互作用し、その影響が磁化曲線に現れると考えられる。 二つのナノディスクのカイラリティーの組み合わせは、互いに同回りと逆回りの二通りがあり、それぞれ外部磁場に対する応答が異なるため、これらの磁化曲線を測定することにより静磁的相互作用の影響を詳しく見ることができる。 しかしながら、このカイラリティーは通常の円形のディスクにおいては制御困難である。 そこで、本研究では、カイラリティーを制御するため、円形ではなく端を切り落としたナノディスクを用いた。