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人工反強磁性体中を伝播するスピン波の偏光制御

Research Project

Project/Area Number 20J15421
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

石橋 未央  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2020-04-24 – 2022-03-31
Project Status Declined (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywordsスピン波 / 人工反強磁性体 / 偏光 / 磁気共鳴
Outline of Research at the Start

二つの強磁性層の磁化が非磁性層を介して反平行に結合する人工反強磁性体においては、スピン波の偏光(振動方向の偏り)が異なる二つのモードが存在し得る。本研究の目的は、人工反強磁性体中を伝播するスピン波の偏光制御を実証することである。具体的には、人工反強磁性体垂直磁化膜の、磁区と磁区の境目である磁壁にスピン波を通過させ、その振動方向の変化を観測することを二年間で目指す。

Outline of Annual Research Achievements

一軸異方性を有した反強磁性体では、磁化容易軸と平行に外部磁場を印加したとき、外部磁場に対して二つの磁化が右回りと左回り、異なる回転方向に歳差運動する二つの共鳴モードが存在する。これら二つの共鳴モードが存在することで、偏光と呼ばれる、スピン波の磁化の歳差運動の軌道の制御が可能となる。本研究では、一軸異方性を有した人工反強磁性垂直磁化膜におけるスピン波の磁気共鳴を調査した。コバルト/ニッケル多層膜と薄いルテニウム層を用いて人工反強磁性垂直磁化膜をスパッタ製膜し、製膜した人工反強磁性垂直磁化膜を、細線に加工、及び、絶縁層の製膜と、細線上にスピン波を励起するアンテナを作製した。加工した素子の面直方向に一定の外部磁場を印加し、反射波測定行うことで、アンテナが励起するスピン波の磁気共鳴を調査した。その結果、二つの磁化が反平行になる磁場範囲において、二つの共鳴ピークが観測された。これら二つのピークは、右回りと左回りの共鳴モードに対応しており、本研究結果は、人工反強磁性垂直磁化膜を用いて、スピン波の偏光制御が可能であることを示している。
また、鉄コバルトボロンとルテニウム層から成る、強磁性/非磁性/強磁性三層膜を用いて、アンテナ間を伝播するスピン波を伝送波測定によって調査し、人工反強磁性面内磁化膜中を反対方向に伝播するスピン波の共鳴周波数が異なることを観測した。さらには、人工反強磁性面内磁化膜細線にパルス電流を印加することで、反対方向に伝播するスピン波の共鳴周波数を入れ替えることに成功した。本研究結果は、スピン波を用いた可変ダイオード素子の開発にもつながり、スピン波を用いた論理演算素子の研究を大きく発展させるものである。

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

(1 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2021 2020

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Spin Wave Resonance in Perpendicularly Magnetized Synthetic Antiferromagnets2021

    • Author(s)
      Ishibashi M.、Shiota Y.、Funada S.、Moriyama T.、Ono T.
    • Journal Title

      Journal of the Magnetics Society of Japan

      Volume: 45 Issue: 2 Pages: 25-29

    • DOI

      10.3379/msjmag.2103R004

    • NAID

      130007993732

    • ISSN
      1882-2924, 1882-2932
    • Year and Date
      2021-03-01
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Switchable giant nonreciprocal frequency shift of propagating spin waves in synthetic antiferromagnets2020

    • Author(s)
      Ishibashi Mio、Shiota Yoichi、Li Tian、Funada Shinsaku、Moriyama Takahiro、Ono Teruo
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 6 Issue: 17

    • DOI

      10.1126/sciadv.aaz6931

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Enhancement of spin wave group velocity in ferrimagnets with angular momentum compensation2020

    • Author(s)
      Funada Shinsaku、Shiota Yoichi、Ishibashi Mio、Moriyama Takahiro、Ono Teruo
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 13 Issue: 6 Pages: 063003-063003

    • DOI

      10.35848/1882-0786/ab916d

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Tunable Magnon-Magnon Coupling Mediated by Dynamic Dipolar Interaction in Synthetic Antiferromagnets2020

    • Author(s)
      Shiota Yoichi、Taniguchi Tomohiro、Ishibashi Mio、Moriyama Takahiro、Ono Teruo
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 125 Issue: 1 Pages: 017203-017203

    • DOI

      10.1103/physrevlett.125.017203

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] フェリ磁性ガーネットGd3Fe5O12薄膜におけるスピン波測定2021

    • Author(s)
      船田晋作
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 人工反強磁性垂直磁化膜におけるスピン波共鳴2020

    • Author(s)
      石橋未央
    • Organizer
      日本磁気学会第44回学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Strong magnon-magnon coupling in synthetic antiferromagnets2020

    • Author(s)
      塩田陽一
    • Organizer
      日本磁気学会第44回学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited

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Published: 2020-07-07   Modified: 2024-03-26  

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