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非一様磁化ダイナミクスの非線形領域磁化反転に関する研究

Research Project

Project/Area Number 18J20062
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

岡野 元基  慶應義塾大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords磁化ダイナミクス / スピン波 / マグノニクス / スピントロニクス / スピン流 / マグノ二クス
Outline of Annual Research Achievements

近年ハードディスクドライブのデータ記録面密度は限界に達しており、次世代の磁気記録方式としてマイクロ波アシスト磁化反転が注目されている。マイクロ波アシスト磁化反転による高速磁気記録を実現するためには、磁化の歳差運動がどのように成長し反転に至るのか(磁化反転ダイナミクス)の理解が不可欠であり、本研究ではその物理の詳細の解明を目的とした。そして本年度は、1. 金属強磁性体であるNiFe細線を舞台に励起される磁化ダイナミクスの形状依存性を調べるとともに、2. 磁化ダイナミクスの励起に有用な新規なスピン流生成機構の発見に成功した。
1. 異方性磁気抵抗効果に基づく電気抵抗の測定から、NiFe細線中で励起される磁化ダイナミクス(スピン波)の共鳴条件を調べた。3マグノン散乱と呼ばれる非線形現象に起因して励起されたスピン波の観測を通じて、スピン波分散関係の形状を同定する新しい手法の発見に成功し、同スピン波モードの共鳴周波数が細線断面のアスペクト比が1に近い形状の場合に非常に低減されることを明らかにした。
2. 磁化ダイナミクスの振幅に関する重要なパラメータとして、摩擦係数に対応するGilbertダンピング定数がある。Gilbertダンピング定数は、スピン角運動量の流れであるスピン流を注入することでその大きさを低減できることが知られていたが、従来用いられていたPtなどの重金属を接合した系では、角運動量の散逸チャネルの増加によりGilbertダンピング定数が増大してしまう課題があった。申請者は、軽金属である銅を自然酸化させた材料を用いて、Gilbertダンピング定数が増大せずにスピン流を注入できる特徴を発見した。同材料は、磁化ダイナミクスを活用する磁気デバイスの性能を向上させる新規材料として期待できる。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] Kavli Institute for Theoretical Sciences(中国)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Journal Article] Nonreciprocal spin current generation in surface-oxidized copper films2019

    • Author(s)
      G. Okano, M. Matsuo, Y. Ohnuma, S. Maekawa, and Y. Nozaki
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 122 Issue: 21 Pages: 217701-217701

    • DOI

      10.1103/physrevlett.122.217701

    • NAID

      130008153991

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Spin waves parametrically excited via three-magnon scattering in narrow NiFe strips2019

    • Author(s)
      G. Okano and Y. Nozaki
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 100 Issue: 10 Pages: 104424-104424

    • DOI

      10.1103/physrevb.100.104424

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Nonreciprocal spin current conversion from non-uniform charge-current flow2019

    • Author(s)
      Genki Okano, Mamoru Matsuo, Yuuichi Ohnuma, Sadamichi Maekawa and Yukio Nozaki
    • Organizer
      Materials Research Meeting 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 表面酸化銅薄膜における非相反的スピン流生成2019

    • Author(s)
      岡野元基, 松尾衛, 大沼裕一, 前川貞通, 能崎幸雄
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Efficient parametric magnon excitation using non-reciprocal spin current generation2019

    • Author(s)
      岡野元基, 能崎幸雄
    • Organizer
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 非一様な電子散乱を利用したスピン流生成2019

    • Author(s)
      能崎幸雄, 岡野元基, 松尾衛, 前川禎通
    • Organizer
      第73回スピントロニクス専門研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 表面酸化銅を用いた非相反スピン流生成2019

    • Author(s)
      能崎幸雄, 岡野元基, 松尾衛, 前川禎通
    • Organizer
      スピントロニクス学術研究基盤と連携ネットワーク拠点(Spin Research Network of Japan; SpinRNJ) 2019年度(令和元年度)年次報告会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] サブナノ秒パルス磁場を用いた非線形磁化ダイナミクスの時間分解測定2019

    • Author(s)
      北島直人, 岡野元基, 能崎幸雄
    • Organizer
      電気学会マグネティクス研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Nonreciprocal conversion between charge and spin currents in naturally oxidized copper films2019

    • Author(s)
      Genki Okano, Mamoru Matsuo, Yuuichi Ohnuma, Sadamichi Maekawa and Yukio Nozaki
    • Organizer
      New Perspective in Spin Conversionn Science (NPSCs 2020)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Electrical determination of magnon band structure in narrow NiFe strip using parametric magnon excitation2019

    • Author(s)
      Genki Okano, Yukio Nozaki
    • Organizer
      2019 Joint MMM-Intermag Conference
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] サブミクロン幅NiFe細線における スピン波のパラメトリック励起2019

    • Author(s)
      岡野元基、能崎幸雄
    • Organizer
      日本物理学会 第74回年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Electrical Examination of Magnon Band Structure in Narrow NiFe Strips by Using Parametric Magnon Excitation2019

    • Author(s)
      岡野元基、能崎幸雄
    • Organizer
      ナノスピン変換科学 H30 年度年次報告会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Demonstration of unidirectional spin Hall magnetoresistance by using naturally oxidized Cu2018

    • Author(s)
      Genki Okano, Yukio Nozaki
    • Organizer
      2018 Intermag Conference
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 表面酸化Cu/NiFe膜における一方向性スピンホール磁気抵抗効果2018

    • Author(s)
      岡野元基、能崎幸雄
    • Organizer
      日本磁気学会 第81回ナノマグネティックス専門研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited

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Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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