垂直磁化 W/CoFeB/MgO 结构中准-Bloch 域壁的自旋轨道力驱动运动
介观与纳米尺度物理
2025-01-07 v2
摘要
自旋轨道力 (SOT) 驱动的磁性域壁 (DW) 运动在重金属/铁磁体异质结构中具有垂直磁各向异性，已得到广泛研究。本研究特别关注近 Bloch 状态下的 SOT 驱动 DW，即我们称之为“准-Bloch DW”。这些准-Bloch DW 相对于 Neel 型 DW 具有较慢的运动速度， potentially 实现高度可控的 DW 位置。本文研究垂直磁化由 W/CoFeB/MgO 组成的超薄膜中准-Bloch DW 的 SOT 驱动特性。为分析 DW 运动，我们采用包含从实验样本获取的参数的一维模型。我们的模型成功复现了实验结果，揭示了不同样本间 DW 运动方向和阈值电流密度的差异。通过理论分析，我们揭示 DW 在运动过程中保持准-Bloch 状态，SOT 作为主要驱动力而非自旋传递力 (STT) 驱动。运动方向不仅由 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用 (DMI) 和自旋轨道角 (spin Hall angle) 的符号组合决定，也由 DMI、STT 和外部 DW 引脚的强度决定。此外，我们提供了 SOT 驱动准-Bloch DW 运动所需阈值电流密度的解析表达式。这些发现为设计具有特定薄膜结构的未来 DW 器件提供了宝贵的见解。
引用
@article{arxiv.2411.00516,
title = {Spin orbit torque-driven motion of quasi-Bloch domain wall in perpendicularly magnetized W/CoFeB/MgO structure},
author = {Nobuyuki Umetsu and Michael Quinsat and Susumu Hashimoto and Tsuyoshi Kondo and Masaki Kado},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.00516},
year = {2025}
}