초록
본 논문에서는 짧은 전류 펄스를 이용한 미소자기 소자에서의 전류 유도 자화 반전에 대한 매크로 스핀 시뮬레이션 연구를 수행하였다. 자화 반전 전류 분포에 있어서 에너지 장벽이 미치는 효과에 특별히 주목하였다. 자화 반전 전류의 크기 및 분포는 전류 펄스 폭의 감소에 따라 증가했다. 여기서 긴 전류 펄스 폭 영역에서는 에너지 장벽과 자화 반전 전류 분포 사이의 관계가 아레니우스-닐 법칙에 의해 서술된다. 하지만 짧은 전류 펄스 폭의 영역에서는 이 관계가 풀리지 않은 채로 남아있다. 이는 짧은 전류 펄스로 인한 자화 반전이 열적 활성화에 의해서가 아닌 세차 운동에 의해 좌우되기 때문이며, 이를 해결하는 데에 있어서 어려움이 발생한다. 그러므로 포커-플랑크 방정식을 풀어서 짧은 전류 펄스 영역에서의 자화 반전에 대한 정확한 공식을 얻어내는 것이 필요하며 이를 통해 짧은 전류 펄스 영역에서의 자화 반전 양상을 이해 할 수 있을 것으로 본다.
We performed macro-spin simulation studies of the current-induced magnetization reversal of nanomagnetic elements with short current pulses. A special attention was paid to the effect of the energy barrier on the switching current distribution. The switching current and its distribution increase with decreasing the current pulse-width. The relationship between the energy barrier and switching current distribution is described by the Arrhenius-N$\'{e}$el law at a long pulse-width regime. At a regime of short pulse-width, however, the relationship is left unaddressed. The difficulty to address this issue arises because the magnetization switching with a short current pulse is governed not by the thermal activation but by the precession motion. Therefore, an exact formulation for the short pulse regime by solving the Fokker-Plank equation is needed to understand the result.
