空間構造をデザインされた電磁波とスピン波の非局所応答理論
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21J15256
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
加藤 健太 大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2022: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000)
Fiscal Year 2021: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
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| Keywords | 磁性体 / マグノン / 電磁応答 / マグノン－ポラリトン / スピントロニクス / 非エルミート / マグノニクス |
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| Outline of Research at the Start |
電磁波とスピン波の結合状態であるマグノン―ポラリトンは、電磁波と結合することでスピン波のもつ情報を高速に伝えることができる。一方で、電磁波とスピン波の強結合の実現には、mmスケールの非常に大きな磁性体が必要になり、デバイス応用について集積化に課題がある。この課題を解決するため、厚い磁性体と薄い磁性体の2層からなる層構造を考え、厚い磁性体がマイクロ波アンテナの役割を果たすようなシステムの提案を行う。本研究の最終目的は、マグノン―ポラリトンによる集積可能な小さな磁性体を用いた、高効率デバイスの提案を行うことを目的としている。
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| Outline of Annual Research Achievements |
マグノンの波動関数を磁性体の膜厚で制御し、注目する系の持つ誘電体環境によって電磁場の空間構造をデザインすることでマグノンの非局所電磁応答について議論を行った。本研究では磁性体/誘電体/磁性体のサンドイッチ構造と誘電体周期構造（フォトニック結晶）の電磁応答に注目した。
サンドイッチ構造では、前年度に引き続き各磁性体の膜厚の最適化を行い、スピントロニクスデバイス実現に向けて議論を行った。また、自励モードを計算することによって構造内におけるマグノン－ポラリトンの散逸を計算し、コヒーレンス長を評価を行った。コヒーレンス長は提案するモデルで高速のマグノンが十分長距離に伝搬することが可能であることを示し、今後高速スピントロニクスデバイスの提案では本モデルが大きな優位性を持つことを示した。
さらに、単層磁性体膜や磁性体膜とフォトニック結晶を組み合わせた系での電磁応答解析をおこなった。励起するマグノンのモードを電磁波の周波数や、空間構造、または印加静磁場強度を制御することにより選択的可能であることを示した。本研究で定式化したマグノンの非局所電磁応答理論では、解放系に見られる非エルミート効果の一部が議論可能である。非エルミート効果は先行研究にあるようなマイクロ波の進行波成分と磁性体内部のマグノンモードとの結合である可能性を示し、現在議論を行っている。
これらの結果は、磁性体の電磁応答における基礎的な物理的視点を与えるだけでなく、あらたな高速スピントロニクス応用に大きな役割を果たすものである。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(2 results)
