| 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 |
Yoshichika Otani 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 |
Completed (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 / 強結合 / スピン流 / エデルシュタイン効果 / スピン変換 / 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 Final Research Achievements |
At the beginning of the project, we concentrated on the design and fabrication of SAW cavity devices to increase the efficiency of spin current generation. we successfully optimized the design of the SAW devices and improved the confinement efficiency of phonon energy by 2.09 times by installing acoustic cavities. Excitation of SAWs at the resonant frequency of the acoustic cavity improved the excitation efficiency of acoustic ferromagnetic resonance and the efficiency of spin current generation at the Cu/Bi2O interface. Incorporation of the acoustic resonator also improved the non-collinearity and nonlinearity. In the second phase of the project, resonance experiments using a low-damping ferromagnetic CoFeB layer improved the magnon-phonon coupling strength, leading to the confirmation of a new strongly coupled quasiparticle. These findings advance the development of sensing technology.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
当プロジェクトで達成したSAWチップデバイスを用いた室温におけるマグノン-フォノン強結合の実証は従来になく、ハイブリッド波ベースの情報通信技術に大きな影響を与える。また、マグノン-フォノン結合準粒子は、マグノンとフォノンの両方の特性を活用し、大きな伝播長や長いコヒーレンス時間を持つ磁気弾性波デバイスの実現を可能にする。この研究成果は、Physical Review LettersとScience Magazineで高い注目を集め、その社会的・学術的意義が示されている。
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| Assessment Rating |
Ex-post Assessment Comments (Rating)
A: In light of the aim of introducing the research area into the research categories, expected outcomes of research have been produced.
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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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