スピントルク発振を用いた、高時間・高空間分解能をもつ電子スピン共鳴法の理論開発

• Project/Area Number: 25790011
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Nanostructural physics
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 荒井 礼子 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノスピントロニクス研究センター, 協力研究員 (50431755)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2015: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2014: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2013: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: スピントロニクス / スピントルク / スピントルク発振器

Outline of Annual Research Achievements

本研究ではスピントルク発振器によるスピン状態検出の理論構築を目指した。
初年度は最も簡単なマクロスピン近似のもとで、微小磁化と相互作用しているスピントルク発振器のシミュレーションプログラムの作成と数値計算を行い、微小磁化の始状態の違いをスピントルク発振器の発振状態によって区別可能であることを示した。
本年は微小磁化存在下におけるスピントルク発振器のマイクロマグネティックスシミュレーションを行うにあたり、始めに、微小な磁性薄膜中の磁化が取りうる安定な磁化状態に関するシミュレーションを行った。特に垂直磁気異方性をパラメータとし、直径および膜厚に対する安定状態の相図作成を行った。垂直磁気異方性が大きくなるにつれて有効的に膜厚が増加することになり、比較的大きな膜厚が必要な面直型やボルテックス型の磁化配置がより薄い膜厚で生じることが分かった。また異方性が大きい場合に特殊なボルテックス型の磁化配置が最安定状態になるが、このような磁化配置は一様な磁場の挿印のみでは現れないことが分かった。

Research Products

• [Journal Article] Macrospin simulation of high-frequency voltage-assisted magnetization reversal in a perpendicularly magnetized disk with voltage-induced magnetic anisotropy (2014)
  • Author(s): Hiroko Arai, Hiroshi Imamura*, and Takayuki Nozaki
  • Journal Title: Applied Physics Express Volume: 7 Issue: 9 Pages: 093005-093005
  • DOI: 10.7567/apex.7.093005
  • NAID: 210000137226
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] High-speed magnetic field detection using a spin valve with a perpendicularly magnetized free layer and an in-plane magnetized reference layer (2013)
  • Author(s): H. Arai, H. Imamura
  • Journal Title: Appl. Phys. Exp. Volume: 7 Issue: 2 Pages: 023007-023007
  • DOI: 10.7567/apex.7.023007
  • NAID: 210000136972
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Macrospin study of high-frequency voltage-assisted magnetization reversal in a perpendicularly magnetized disk (2014)
  • Author(s): H. Arai, H. Imamura, T. Nozaki
  • Organizer: 59th Annual Magnetism and Magnetics Materials Conference
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii, USA
  • Year and Date: 2014-11-03 – 2014-11-07
• [Presentation] High-speed magnetic field detector based on a spin valve with perpendicularly magnetized free layer and in-plane magnetized reference layer (2014)
  • Author(s): H. Arai, H. Imamura
  • Organizer: International Union of Materials Research Societies - The IUMRS International Conference in Asia 2014
  • Place of Presentation: Fukuoka University
  • Year and Date: 2014-08-24 – 2014-08-30
• [Presentation] 高周波電界アシスト磁化反転の理論的研究 (2014)
  • Author(s): 荒井礼子, 今村裕志, 野崎隆行
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 東海大学
• [Presentation] Theoretical study of the STO reader under external magnetic field (2013)
  • Author(s): Hiroko Arai, Tomohiro Taniguchi, Hiroshi Imamura
  • Organizer: International Symposium on Advanced Magnetic Materials and Applications(ISAMMA 2013)
  • Place of Presentation: Taiwan(Taichung)