| Project/Area Number |
19H05629
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Broad Section D
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
大谷 義近 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, チームリーダー (60245610)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小川 直毅 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, チームリーダー (30436539)
近藤 浩太 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 上級研究員 (60640670)
Puebla Jorge 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (60753647)
一色 弘成 東京大学, 物性研究所, 助教 (80812635)
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| Project Period (FY) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥178,360,000 (Direct Cost: ¥137,200,000、Indirect Cost: ¥41,160,000)
Fiscal Year 2023: ¥36,270,000 (Direct Cost: ¥27,900,000、Indirect Cost: ¥8,370,000)
Fiscal Year 2022: ¥29,510,000 (Direct Cost: ¥22,700,000、Indirect Cost: ¥6,810,000)
Fiscal Year 2021: ¥28,080,000 (Direct Cost: ¥21,600,000、Indirect Cost: ¥6,480,000)
Fiscal Year 2020: ¥41,860,000 (Direct Cost: ¥32,200,000、Indirect Cost: ¥9,660,000)
Fiscal Year 2019: ¥42,640,000 (Direct Cost: ¥32,800,000、Indirect Cost: ¥9,840,000)
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| Keywords | 磁気弾性結合 / スピン変換 / エデルシュタイン効果 / 強結合 / スピン流 / マグノン・フォノン結合 / スピントロニクス / スピン・電荷変換 / スピン・回転結合 / 磁気回転結合 / 非相反氏 |
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| Outline of Research at the Start |
弱結合から強結合にまたがる広範囲でマグノン・フォノン結合のスピン流生成に及ぼす効果を解明することを目指す。キャビティ構造の最適化により、マグノン・フォノン結合を通じて生じるスピン流生成の高効率化を実現するとともに、その圧電物質や電極物質も最適化することによりマグノン・フォノン結合強度を最大化することでコヒーレントな強結合状態の実現を目指す。これによりマグノンからフォノンへの角運動量の移行、およびその逆の過程の実現を目指す。最終的には、スピン流発生の大幅な効率化、コヒーレントな情報転送を可能にすることで、マグノン・フォノン結合の量子性を検証するための理想的なテストプラットフォームを提供する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度は、高電力を投入することで表面弾性波の非線形挙動を観測した。ジュール熱発生による周波数偏移や新たなピークの出現などを確認した。今年度（2022年度）は、これらの実験結果を解析した結果を論文として投稿したところである。また、表面弾性波が透過する強磁性体膜に面直成分を持つ磁場を印加した場合、スピンポンピングやスピン整流効果とは異なる新奇な電圧信号が観測されることを発見し、その結果を纏めAdvanced Materials Interface 9(36):2201432, 2022として発表した。さらに、表面弾性波を層状反強磁性材料に注入した際に観測されるマグノン・フォノン結合について、その結果と理論的解析をまとめた論文を投稿した。投稿した論文は、現在査読中である。また、表面弾性波の音響キャビティと強磁性体CoFeB膜を用いた素子からマグノン・フォノン分散曲線の反交差と強結合を実験的に観測した。結合強度の指標であるコオペラティビティーは１以上の値を取るだけでなく、20以上に達する。また、強磁性体の膜厚に対して線形に線形に変化することを発見した。これらの結果を実験と理論の両面から明らかにした。現在これらの結果を纏めた論文を準備中である。さらに、マグノン・フォノン強結合下でスピン流を生成する実験を計画中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
助成期間の前半の目的である、音響キャビティを用いたスピン流生成の増強を達成に加え、助成期間後半の目標であるマグノン・フォノン分散関係の反交差と強結合の観測まで達成している。来年度は音響キャビティを用いたマグノン・フォノン強結合の実証及び強結合下でのスピン流生成に関する実験結果を発表することができると大いに期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在マグノン・フォノン強結合実験に用いているした強磁性体材料CoFeBに加え、さらに磁気ダンピングが低いフェリ磁性体YIGなどを用いた素子を作製し、マグノン・フォノン強結合を目指す。さらに、マグノン・フォノン強結合下でのスピン流生成を観測する予定である。
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| Assessment Rating |
Interim Assessment Comments (Rating)
A+: In light of the aim of introducing the research area into the research categories, more progress has been made in research than expected.
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