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磁学:从基础知识到纳米尺度超快动力学(史拓著) |  |
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磁学:从基础知识到纳米尺度超快动力学(史拓著) | |
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Tulapurkar等人[851，852]已经证明，可以用自旋注人在显著小于1ns的时间尺度上翻转磁化。他们还指出，脉冲式自旋注入翻转消耗的能量非常小，这就使得翻转非常有希望用于磁随机寻址存储器的应用方面。利用饱和磁化更小的材料，还有可能进一步降低所需要的翻转电流[852]。这些作者在柱子形的CoFe/Cu/CoFe三层膜样品上施加电流脉冲，这些电流脉冲具有不同的振幅和极性，持续时间范围从100ps到10ns。下方的CoFe层更大也更厚，因此，它作为钉扎层，样品结构基本上与图14.11完全～样。还是用巨磁阻测量来确定两层的相对磁化方向。结果发现，从M1和M2如平行的情况翻转到反平行的情况(P→AP)，在150～240 K的范围内与温度无关，需要更高的电流密度，而且进行的速度比较慢。另一方面，从AP→P的翻转需要较小的电流和较短的时间，它在低温下也变得更快了一些。他们将翻转速度定义为实现90％的翻转概率所需要的时间的倒数。
翻转蘧度在低温下加快，这很让人吃惊。均匀进动模式的热激发太弱了，不能解释这些观测结果，甚至连趋势都是错的。热激发的更为严谨一些的宏观自旋模型也是如此[853，854]。参考文献[851，852]得出的结论是，样品需要处于相干均匀的微磁性态中，以便最容易地受到自旋注入转矩的影响，在更高的温度下，非均匀自旋波模式的数量相对于均匀模式增多了，因此，总体而言，系统处于定义得不酃么好的态里面。基于这种论证，可以预期高温会阻止样品翻转。
Devolder及其合作者[855]对参考文献[851，852]中的测量结果I(R)进行了，详细的解释，其中，I是注入电流，R是柱子的臣磁阻电阻率。实验发现，I(R)的曲率主要决定于焦耳热的沉积，它表现出奇异性，依赖于注入电流的符号。经过复杂的分析，Devaider等人建议了～种非均匀的磁结构，即所谓的C态。他们假定固定层中的结构是均匀的，但是在边缘上由于注入电流带来的奥斯特场的作用而暂时变形了，后者与热不同，它依赖于电流I(R)的方向。因为巨磁阻信号是不变磁结构与自由层之间的差别，他们认为这解释I(R)对电流方向的依赖关系。我们将会看到，X射线影像的确证实了这个分析。另一方面，Fhkushima及其合作者[856]假定亚微米金属结中有独特的很大的佩尔捷效应，使得电流在～个方向上冷却柱子，而在另一个方向上加热柱子，这样他们也解释了同样的实验数据。原则上说，这种行为也可以解释I(R)的曲率对注入电流方向的依赖关系。
这一切都表明，对于理解自旋注入来说，对自由层中磁结构的时间演化（不依赖于温度和固定层的磁态）进行成像非常重要。最近，x射线显微术的确实现了这一点[763]。这种研究可以观测自旋注入引起的埋在柱子里的感应层的详细磁取向，甚至在自旋注入过程中也可以观测。
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