Contents
xv
5.6
Possible Applications of Spin-Transfer Torques . . . . . . . . . . . . . . 142
5.6.1 Magnetic Random Access Memory . . . . . . . . . . . . . . . . 142
5.6.2 Spin-Transfer Torque-Driven Microwave
Sources and Oscillators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
5.7
Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
5.8
Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
6 Magnetic Domain Wall Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
6.1
Introduction on Magnetic Domain Wall Motion . . . . . . . . . . . . . . 145
6.1.1 What Is Magnetic Domain Wall? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
6.1.2 Why Do Domains Exist? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
6.1.3 What Is Domain Wall Width? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
6.1.4 Why Small Particles Are Always Mono-domain? . . . . . 147
6.2
Magnetic Domain Wall Motion in Spintronics . . . . . . . . . . . . . . . 148
6.2.1 Detection of Domain-Wall (DW) Propagation . . . . . . . . 149
6.3
Ratchet Effect in Magnetic Domain Wall Motion . . . . . . . . . . . . 151
6.3.1 What Is Rachet Effect? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
6.3.2 Rachet Effect in Magnetic Domain Wall Motion . . . . . 151
6.3.3 Rachet Effect in Spintronics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
6.4
Domain Wall Motion Velocity Measurements . . . . . . . . . . . . . . . 154
6.5
Current-Driven Domain Wall Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
6.5.1 What Will Happen if Electric Current Flow
Through This Domain Wall? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
6.5.2 Applications of Current-Driven Domain Wall
Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
6.6
Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
6.7
Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
7 Opto-spintronics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
7.1
Introduction: What Is Opto-spintronics? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
7.2
What Is so Special About Femtosecond Laser? . . . . . . . . . . . . . . 163
7.3
Issues to Be Considered: Why Do We Need Optical
Manipulation? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
7.4
Laser Pulse and Its Impact on a Magnetic System . . . . . . . . . . . . 166
7.4.1 Thermal Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
7.4.2 Non-thermal Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
7.5
Interaction of Photons and Spins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
7.6
Experimental Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
7.6.1 Pump and Probe Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
7.6.2 Optical Probe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
7.6.3 Far-Infrared (F-IR) Probe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
7.6.4 X-ray Probe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
7.7
Demagnetization of Metallic Ferromagnets: 3TM Model . . . . . . 174