磁石の中で微弱電流と微弱磁界の作用は本質的に異なることを発見
（大容量・低電力消費の磁気記憶素子開発に光）

　ＪＳＴと東北大学は、強磁性半導体(Ga,Mn)As［ヒ化ガリウムマンガン］を用いて、磁壁が非常に
ゆっくり移動する現象であるクリープ運動の様子を詳しく調べました。その結果、磁石に電流を
流した時と磁界を加えた時とでは、磁壁のクリープ運動が本質的に異なっていることを発見しました。

　磁石に外から磁界を加えると、磁石の中にある磁壁を移動させることができます。このことを
利用したメモリーなどの種々のデバイスの考案が従来から検討されてきました。近年、磁界の他に
電流を流すことによっても磁壁を動かせることが実験的に示されました。

　本研究チームはこれまでに、強磁性半導体(Ga,Mn)Asに電流を流すことにより(Ga,Mn)Asでは、
1.NiFe［ニッケル鉄］など強磁性金属に比べ2桁程度小さな電流密度で磁壁を移動できること、
2.一定の電流密度(閾(いき)電流密度)以上では磁壁が移動する速度は電流に比例して増加すること、
3.一定の電流以下の微弱な電流を流した時、クリープ運動が生じること
を見出しています。電流による磁壁のクリープ運動は(Ga,Mn)Asにおいて初めて観測された現象です。

　今回、クリープ運動の様子を詳細に検討したところ、微弱な電流と磁界ではクリープ運動に本質的に
異なる作用を与えていることが明らかになりました。この研究は、磁性物理学の新たな展開に資すると
共に、磁壁を使った不揮発性磁気記憶素子の安定性を定量的に議論する基礎となります。

　一般に、物質中に存在する磁壁のような界面のクリープ運動速度は、外部作用(磁界、電流)の「べき」
(x の2乗などをx の「べき」と呼び、ここでは2が指数) を伴うスケーリング関数で表現することができます。
ここで指数はスケーリング指数と呼ばれます。スケーリング指数の値は、系が物理的に同じ性質を示す
場合に同じ値を持つこと(普遍性)が知られています。

　(Ga,Mn)Asを実験試料に、微弱な電流と磁界のそれぞれによる磁壁のクリープ運動を詳細に調べた
ところ、電流と磁界では異なるスケーリング指数を持つことが分かりました。これは、電流と磁界の磁壁の
クリープ運動への作用を等価なものとして物理的に記述できないことを意味しています。また、電流に
対するスケーリング指数はこれまで知られていませんでしたが、理論的解析により今回の実験値に近い
理論値を導出できることが分かりました。

科学技術振興機構プレスリリース
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20070921/index.html

Universality Classes for Domain Wall Motion in the Ferromagnetic Semiconductor (Ga,Mn)As
Science 21 September 2007: Vol. 317. no. 5845, pp. 1726 - 1729
DOI: 10.1126/science.1145516
http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/317/5845/1726