Stable operation of domain wall shift type storage devices

• Project/Area Number: 16H04352
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Electron device/Electronic equipment
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Tanaka Terumitsu 九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (20423387)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥16,510,000 (Direct Cost: ¥12,700,000、Indirect Cost: ¥3,810,000); Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2017: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2016: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: 磁気記録 / 磁性細線 / マイクロマグネティックシミュレーション / 磁壁移動型メモリ / マイクロマグネティクス / マイクロマグネティックス / 磁壁移動ストレージデバイス / 磁気デバイス / 磁壁移動 / 垂直磁化細線 / ストレージデバイス

Outline of Final Research Achievements

This study focused on information storage devices based on domain wall shift. In the experimental study, the effect of underlayer for magnetic wires were characterized in therms of domain wall coercivity. The micromagnetic simulation revealed that an additional soft magnetic layer deposited on the magnetic wire stabilizes the domain wall shift operation by suppressing the domain wall structure change in domain wall shift process. The 3 dimensional micormagnetic simulation combined with the finite element calculation clarified the feasibility in stable domain wall shift operations for 3 dimensional race track memory.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

世界で毎年新たに生まれる情報量は増加の一途をたどっており、情報記録デバイスの大容量化・高速化・高信頼化は今後益々重要になる。本研究は次世代の情報記録デバイスである磁壁移動型ストレージデバイスにおける重要な課題である「磁壁転送の安定化」に関するものである。本研究では、情報担持体である磁性体の磁気特性に関して実験的に検証し、情報転送時の省エネ化や情報担持体の構造に工夫を凝らすことで情報記録デバイスの安定した動作を実現できることをコンピュータシミュレーションによって示している。

Research Products

• [Journal Article] マイクロ波アシスト磁気記録におけるグラニュラー媒体への記録特性 (2018)
  • Author(s): 田中輝光，金井靖，松山公秀
  • Journal Title: 信学技報 Volume: 18 Pages: 47-52
• [Journal Article] Micromagnetic simulation of microwave-assisted magnetization switching process for granular films (2017)
  • Author(s): Terumitsu Tanaka, Yukio Nozaki, and Kimihide Matsuyama
  • Journal Title: IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS Volume: ５３ Issue: 11 Pages: 3200504-3200504
  • DOI: 10.1109/tmag.2017.2697429
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Standing spin wave resonant properties of spin-twist structure in exchange coupled (2017)
  • Author(s): X. Ya, T. Tanaka, and K. Matsuyama
  • Journal Title: AIP Advances Volume: ７ Issue: 5 Pages: 056028-056028
  • DOI: 10.1063/1.4977771
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Atomistic simulation of heat-assisted linear reversal mode in nanodots with (2017)
  • Author(s): Y. Wang, T. Tanaka, and K. Matsuyama
  • Journal Title: AIP Advances Volume: 7 Issue: 5 Pages: 056015-056015
  • DOI: 10.1063/1.4975490
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Micromagnetic simulation of domain wall propagation along meandering magnetic strip (2017)
  • Author(s): Z. Zhang, T. Tanaka, and K. Matsuyama
  • Journal Title: AIP Advances Volume: 7 Issue: 5 Pages: 055922-055922
  • DOI: 10.1063/1.4975368
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 反強磁性結合ナノドットにおける共鳴特性の数値解析 (2017)
  • Author(s): 牙 暁瑞，福園舞桜，田中輝光，松山公秀
  • Journal Title: IEICE Technical Report Volume: 117 Pages: 19-23
• [Journal Article] Microwave-assisted shingled magnetic recording simulations on an exchange-coupled composite medium” (2016)
  • Author(s): T. Tanaka, S. Kashiwagi, Y. Kanai and K. Matsuyama
  • Journal Title: Journal of Magnetism and Magnetic Materials Volume: 416 Pages: 188-193
  • DOI: 10.1016/j.jmmm.2016.04.084
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] [Paper] Numerical Study on Microwave based Read-write Operation in Magnetic Vortex Memory (2016)
  • Author(s): Xiaorui Ya, Terumitsu Tanaka and Kimihide Matsuyama
  • Journal Title: ITE Transactions on Media Technology and Applications Volume: 4 Issue: 4 Pages: 292-295
  • DOI: 10.3169/mta.4.292
  • NAID: 130005606026
  • ISSN: 2186-7364
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] マイクロ波アシスト磁化反転および信号記録特性のダンピング定数依存性 (2016)
  • Author(s): 田中輝光，坂本大輔，金井 靖，松山公秀
  • Journal Title: 信学技報 (IEICE Technical Report) Volume: 116 Pages: 1-5
• [Journal Article] 磁気渦コアの運動および極性反転の誘導検出シミュレーション (2016)
  • Author(s): 牙 暁瑞，田中輝光，松山公秀
  • Journal Title: 信学技報 (IEICE Technical Report) Volume: 116 Pages: 19-22
• [Presentation] Recording resolution of granular exchange-coupled composite media for microwave-assisted magnetic recording (2018)
  • Author(s): T. Tanaka, Y. Kanai and K. Matsuyama
  • Organizer: International Conference on Magnetism 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 反強磁性交換結合膜における共鳴特性の数値解析 (2018)
  • Author(s): 福園舞桜, 牙 暁瑞, 秋光果奈, 田中輝光, 松山公秀
  • Organizer: 日本磁気学会
• [Presentation] CoFeB薄膜における4回対称磁気異方性とスピン波共鳴特性の実験 (2018)
  • Author(s): 秋光果奈, 牙 暁瑞, 福園舞桜, 田中輝光, 松山公秀
  • Organizer: 日本磁気学会
• [Presentation] 垂直磁化細線における電圧励起スピン波の共鳴特性 (2018)
  • Author(s): 牙 暁瑞, 福園舞桜, 秋光果奈, 田中輝光, 松山公秀
  • Organizer: 日本磁気学会
• [Presentation] 反強磁性交換結合による共鳴周波数の高周波化に関する数値解析 (2018)
  • Author(s): 福園舞桜, 牙 暁瑞, 秋光果奈, 田中輝光, 松山公秀
  • Organizer: 電気・情報関係学会九州支部連合大会
• [Presentation] 垂直異方性の電圧制御によるスピン波励起と共鳴特性の数値解析 (2018)
  • Author(s): 牙 暁瑞, 福園舞桜, 秋光果奈, 田中輝光, 松山公秀
  • Organizer: 電気・情報関係学会九州支部連合大会
• [Presentation] CoFeB面内磁化薄膜の４回対称磁気異方性とスピン波共鳴特性 (2018)
  • Author(s): 秋光果奈, 牙 暁瑞, 福園舞桜, 田中輝光, 松山公秀
  • Organizer: 電気・情報関係学会九州支部連合大会
• [Presentation] マイクロ波アシスト磁気記録におけるグラニュラー媒体への記録特性 (2018)
  • Author(s): 田中輝光，金井靖，松山公秀
  • Organizer: 電子情報通信学会
• [Presentation] On chip measurements of spin wave resonance properties in perpendicularly magnetized micro-strips (2018)
  • Author(s): M. Fukuzono, X. Ya, T. Tanaka and K. Matsuyama
  • Organizer: 日本MRS
• [Presentation] Feasibility study on three-dimensional shift resister with ferromagnetic nano-pillars (2018)
  • Author(s): Y. Hashiguchi, T. Tanaka and K. Matsuyama
  • Organizer: 日本MRS
• [Presentation] Spin wave resonance properties of strips with four fold in-plane magnetic anisotropy (2018)
  • Author(s): R. Akimitsu, X. Ya, T. Tanaka and K. Matsuyama
  • Organizer: 日本MRS
• [Presentation] Controlling of voltage-induced SW resonance properties in perpendicular nanowires (2017)
  • Author(s): Xiaorui Ya, Terumitsu Tanaka, Kimihide Matsuyama
  • Organizer: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2017-03-14
• [Presentation] スピンツイスト構造における定在スピン波共鳴特性の数値解析 (2017)
  • Author(s): 牙 暁瑞，田中輝光，松山公秀
  • Organizer: 電子情報通信学会 磁気記録・情報ストレージ(MR)研究会
  • Place of Presentation: みやじま杜の宿（広島）
  • Year and Date: 2017-01-30
• [Presentation] Read/write simulation on microwave-assisted magnetic recording for exchange-coupled composite granular media (2017)
  • Author(s): T. Tanaka, Y. Kanai and K. Matsuyama
  • Organizer: 62nd Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Magnetization curves of granular media under microwave fields (2017)
  • Author(s): Terumitsu Tanaka, Yukio Nozaki and Kimihide Matsuyama
  • Organizer: The 15th International Conference on Advanced Materials
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The numerical analysis of standing spin wave configurations controlled with a domain wall in nanowires (2017)
  • Author(s): X. Ya, M. Fukuzono, T. Tanaka, K. Matsuyama
  • Organizer: 日本磁気学会 第41回学術講演会
• [Presentation] 反強磁性結合ナノドットにおける共鳴特性の数値解析 (2017)
  • Author(s): 牙 暁瑞・福園舞桜・田中輝光・松山公秀
  • Organizer: 電子情報通信学会 磁気記録・情報ストレージ(MR)研究会
• [Presentation] Micromagnetic simulation of microwave-assisted magnetization switching on granular medium (2017)
  • Author(s): Terumitsu Tanaka, Yukio Nozaki and Kimihide Matsuyama
  • Organizer: Collaborative Conference on Materials Research
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Numerical analysis on spin dynamics in multilayer nanodots with interlayer antiferromagnetic coupling (2017)
  • Author(s): X. Ya, T. Tanaka and K. Matsuyama
  • Organizer: IEEE International Magnetics Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Controlling of voltage-induced spin wave resonance properties in ferromagnetic nanowires with perpendicular anisotropy (2017)
  • Author(s): X. Ya, T. Tanaka and K. Matsuyama
  • Organizer: IEEE International Magnetics Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Micromagnetic calculation of microwave-assisted magnetization switching process for granular films (2017)
  • Author(s): T. Tanaka, Y. Nozaki and K. Matsuyama
  • Organizer: IEEE International Magnetics Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Numerical study on vertical domain wall propagation for three-dimensional race track memory (2017)
  • Author(s): Z. Zhang, Y. Hashiguchi, T. Tanaka and K. Matsuyama
  • Organizer: IEEE International Magnetics Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 垂直磁化細線におけるビットシフト動作のマイクロマグネティクスシミュレーション (2017)
  • Author(s): 張 召杰，橋口祐蔵，田中輝光，松山公秀
  • Organizer: 第32回日本磁気学会光機能磁性デバイス・材料専門研究会
  • Place of Presentation: 東京大学本郷キャンパス
• [Presentation] マイクロ波アシスト磁化反転および信号記録特性のダンピング定数依存性 (2016)
  • Author(s): 田中輝光，坂本大輔，金井 靖，松山公秀
  • Organizer: 電子情報通信学会 磁気記録・情報ストレージ(MR)研究会
  • Place of Presentation: 九州大学西新プラザ
  • Year and Date: 2016-10-20
• [Presentation] 磁気渦コアの運動および極性反転の誘導検出シミュレーション (2016)
  • Author(s): 牙 暁瑞，田中輝光，松山公秀
  • Organizer: 電子情報通信学会 磁気記録・情報ストレージ(MR)研究会
  • Place of Presentation: 九州大学西新プラザ
  • Year and Date: 2016-10-20
• [Presentation] スピンツイスト構造のスピン波共鳴特性制御 (2016)
  • Author(s): 牙 暁瑞，田中輝光，松山公秀
  • Organizer: 第69回電気・情報関係学会九州支部連合大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学
  • Year and Date: 2016-09-29
• [Presentation] 垂直磁気異方性ナノドットにおける熱アシスト磁化反転の原子スケールシミュレーション (2016)
  • Author(s): 王 雨想，田中輝光，松山公秀
  • Organizer: 第69回電気・情報関係学会九州支部連合大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学
  • Year and Date: 2016-09-29
• [Presentation] ピニングサイトを施した磁性細線における磁壁のパルス電流駆動シミュレーション (2016)
  • Author(s): 張 召杰，田中輝光，松山公秀
  • Organizer: 第69回電気・情報関係学会九州支部連合大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学
  • Year and Date: 2016-09-29
• [Presentation] スピン偏極電流によるピニングサイトへの界面磁壁の導入とスピントルクによる磁化発振のシミュレーション (2016)
  • Author(s): 山口隼人，田中輝光，松山公秀
  • Organizer: 第69回電気・情報関係学会九州支部連合大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学
  • Year and Date: 2016-09-29
• [Presentation] Co/Ni人工格子垂直磁化膜における核形成磁界および磁壁抗磁力に及ぼすAu下地層の影響 (2016)
  • Author(s): 吉岡 涼，田浦皓士，田中輝光，松山公秀
  • Organizer: 第69回電気・情報関係学会九州支部連合大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学
  • Year and Date: 2016-09-29
• [Presentation] 交換結合複合膜におけるスピンツイスト構造の定在スピン波共鳴特性 (2016)
  • Author(s): 牙 暁瑞，大藪周平，田中輝光，松山公秀
  • Organizer: 第40回日本磁気学会学術講演会
  • Place of Presentation: 金沢大学
  • Year and Date: 2016-09-05
• [Presentation] 局所的に磁気特性を変調したメアンダ型磁性細線における磁壁転送シミュレーション (2016)
  • Author(s): 張 召杰，田中輝光，松山公秀
  • Organizer: 第40回日本磁気学会学術講演会
  • Place of Presentation: 金沢大学
  • Year and Date: 2016-09-05
• [Presentation] Co/Ni 垂直磁化人工格子膜の核形成磁界および磁壁抗磁力に対する下地層効果 (2016)
  • Author(s): 吉岡 涼，田浦皓士，田中輝光，松山公秀
  • Organizer: 第40回日本磁気学会学術講演会
  • Place of Presentation: 金沢大学
  • Year and Date: 2016-09-05
• [Presentation] 垂直磁気異方性ナノドットにおける熱アシスト磁化反転の 原子スケールシミュレーション (2016)
  • Author(s): 王 雨想，田中輝光，松山公秀
  • Organizer: 第40回日本磁気学会学術講演会
  • Place of Presentation: 金沢大学
  • Year and Date: 2016-09-05
• [Remarks] 九州大学 松山研究室
  • URL: http://spin.ed.kyushu-u.ac.jp/