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近年来,因为设计和研究电流驱动的自旋电子器件的需要,电流导致的磁化反转在国际磁学领域中吸引了很多注意,电流导致的畴壁位移和磁化反转已成为研究热点,并有大量文献报道。在这些实验中,几乎所有样品中都要通一个106A/cm2高密度电流,因此,电流热是一个不能被忽略的因素。除了电流热对磁化反转有影响外,等待时间以及扫描电流速度对磁化反转实验结果也有很大影响。因为磁化反转的成核过程和畴壁位移过程都和热激发相关,所以磁化反转的时间依赖性在薄膜样品中应该受到重视。介观结构纳米柱(nanopillar)的热激发导致磁化反转已经在很多文献中详细研究了。此外,热激发的磁化弛豫在低温下非常弱(甚至会出现一些非Arrhenius的弛豫),但是在温度较高时非常明显。
磁化反转动力学过程数据可以通过测量异常霍尔效应获得。我们实验中得到的霍尔电阻主要源于异常霍尔效应,而异常霍尔电阻正比于薄膜法向的磁化强度,因此我们可以通过霍尔电阻表征磁化强度,且异常霍尔电阻为Rxy=Vxy/I。在磁化弛豫中,垂直于薄膜表面的外加场由亥姆霍兹线圈提供;电流平行于薄膜表面,并在薄膜两端测垂直于电流方向的电压;通过LabVIEW编程,用GPIB卡给出命令,实现实验参数控制和实验数据采集;实验中所有数据都在室温下测得。
我们主要研究了电流影响下的Co/Pt垂直易磁化薄膜样品时间依赖的磁化反转。当外加固定场H于样品矫顽力时,我们测量了不同电流密度、不同固定场H下,垂直易磁化样品的磁化弛豫。当电流密度和外加场H较大时,磁化反转速率较快。当存在固定场时,在扫描电流过程中,样品磁化矢量也反转。在慢扫描电流速率以及大外加场条件下,对应于磁化强度为零的特征电流比较小。
在恒定电流密度的弛豫过程中,由于存在电流热,增加电流密度会导致样品温度增加,并且使传播场H*P减小约70 Oe(当电流密度从6.25×103A/cm2增加到1.25×10A/cm2时)。此外,我们认为和自旋转移矩相关的有效场H1可能会对宏观样品传播场H*P产生影响。总之,电流热和有效场H1都可以减少激发能势垒,增加磁化反转速率。