「磁性の基礎とスピンエレクトロニクスへの展開V」 5.スピン流の基本概念（その1）

摘要

1988年の巨大磁気抵抗（GMR）効果の発見に始まった磁性人工格子の研究は，10年余りで高密度磁気記録用ヘッドを世に送り出す勢いで発展した。 ここで，GMRの発見とほぼ同じタイミングでIBMのSlonczewskiがトンネル型磁気抵抗効果（TMR）に関する理論を発表していることは特筆に値する．実際にTMRが注目されるようになるのは，1995年に宮崎らやMooderaらが室温で20％近いTMR比を実現してからであるが，この論文で彼はTMR効果に関する記述だけでなく,平衡状態下（V＝0）でもスピン流が存在し，これを介して二つの磁性層間に磁気的相互作用が生じること，および有限バイアス（V≠0）下で磁性層内の磁化がスピン流の空間変化によってトルクを受けることを示している．TMR効果はその後，次世代磁気記録用再生ヘッドと固体磁気メモリ（MRAM）への応用研究に発展し現在に至っている.ここで灘監査駐米目を移すと，MRAMが抱える課題の一つに書き込みの電流磁界に関する問題がある，すなわち，メモリの大容量牝のためのメモリセルの微細化はTMR素子の反転磁界の増大を招き，書き込み用の磁界を大きくしなげればならな申という問題に突き当たる．この対応策の一つとして注目を集めたのが有限バイアスで生じるスピントルクであ軋Slonczewskiの予測がここで初めて表舞台に登場班ることになる。