Pt/Co/Au/Cr_2O_3/Pt積層膜における電気磁気冷却による垂直交換バイアス反転過程

摘要

交換バイアスは、反強磁性層/強磁性層界面での交換結合による効果であり、スピンバルブ薄膜や磁気トンネル接合における参照層の磁化固定に用いられている。従来の交換バイアスは、磁場中冷却によって向きを決定された後、デバイス中で反転させることが困難とされ、このためスタティックな利用に限られてきた。この一因は、反強磁性スピンをデバイス中で可逆的に制御することが困難であることにある。近年の薄膜作製技術、スピン制御技術の発達により、Cr_2O_3をはじめとする電気磁気効果材料薄膜の作製が可能になり、電場や強磁場を用いた反強磁性スピンの可逆的な制御が可能になっている。強磁性層/Cr_2O_3層積層膜は、0.4mJ/m~2以上の垂直交換バイアス、電気磁気効果に基づく交換バイアス反転が可能な系である。この系における交換バイアスの方位制御は機能実証に注力されてきたが、本現象の詳細な理解には、交換バイアスの方位反転エネルギー、反転過程などを明らかにすることが必要である。本研究では、磁区構造観察に基づいて、電気磁気冷却（Magnetoelectric field cooling: MEFC)過程における交換バイアス反転過程について検討した。