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物性:エピタキシャルな(Ga,Mn)Asマイクロデバイスにおける個々のドメイン壁が示す負の真性抵抗率

Nature 431, 7004 doi: 10.1038/nature02809

磁気ドメインとそれらを隔てる境界(ドメイン壁、DW)は磁性の科学において中心的役割を果たす。ドメインの理解と制御はスピントロニクスにおける多くの技術応用にとって重要であり、新たなデバイスにつながる可能性もある。理論研究により単一DWの抵抗の基礎となるいくつかの機構が明らかにされてきたが、さまざまな実験の結果は、DW抵抗の全体の符号についてさえ一致していない。つまり、個別のDWが抵抗の増加をもたらすのか、減少をもたらすのかという疑問は未解決なのである。今回我々は、スピントロニクスにとって有望な、ある種の強磁性半導体(金属ではなく)におけるDWの研究手法を示す。実験には、単結晶性(Ga,Mn)Asエピタキシャル層からパターンを作ったマイクロデバイスを用いる。我々が以前に観測したようにこの材料は巨大な平面ホール効果を示すため、多重プローブデバイスに沿った個別の磁気DWの伝播を直接、実時間で観測できる。研究対象となる個々のデバイス内で個別のDWを捕捉し、注意深くその位置を決めるために、定常磁場とパルス磁場を共に用いた。この手法により、個別のドメイン壁を横断する磁気抵抗を高分解能で再現性よく測定できた。チャネル幅に応じて大きさが変化する負の真性DW抵抗が一貫して観測された。これは、磁気抵抗に対するかなり大きい量子力学的な補正に由来すると思われる。

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