Research on two-way conversion between spin angular momentum and macroscopic rotational motion
Publicly Offered Research
| Project Area | nano spin conversion science |
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| Project/Area Number |
17H05183
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
能崎 幸雄 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30304760)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2018)
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| Budget Amount *help |
¥13,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000、Indirect Cost: ¥3,000,000)
Fiscal Year 2018: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2017: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
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| Keywords | スピン流 / スピン渦度結合 / 表面弾性波 / スピン波 / スピン角運動量 / 巨視的回転 / スピン回転結合 / レイリー波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、スピン渦度結合理論に基づき、微視的なスピン角運動量と巨視的回転運動の相互変換の高効率化に向けて、表面弾性波を注入する材料や周波数を系統的に変化させながらスピン波励起実験を行った。さらに、スピン流から巨視的回転運動の生成の実証を目指し、巨視的回転運動を高感度に検出可能なデバイスの設計と基本動作実験を行った。主な研究成果は以下の通りである。
① スピン流のスピン角運動量から巨視的回転運動を生み出すため、スピン渦度結合を最大化する非磁性金属の物質種と膜厚、および効率的なスピン流注入を実現する非磁性金属／強磁性体界面を詳しく調べた。その結果、電気伝導度の大きな金属ほど大きなスピン渦度結合を発現すること、非磁性層の膜厚をスピン拡散長程度にすることが非磁性／強磁性複合構造膜において回転運動とスピン波の変換効率向上に重要であることが明らかになった。
② スピン回転結合により非磁性金属薄膜に誘引される微小な格子回転運動を高感度に検出できるデバイス構造を探索した。まず、大きなスピン回転結合を生み出す非磁性金属Cuと強磁性金属Niの複合構造膜を圧電基板上に成膜し、サブミクロン幅の短絡型梯子状電極に微細加工した。この電極に交流電流を印加すると交流磁場が発生し、Ni薄膜の磁化が歳差運動し、スピンポンピング効果によりCu薄膜に直流と交流のスピン流が同時に発生する。この交流スピン流がスピン回転結合を介して交番格子回転を生み出し、梯子の構造周期を波長とする表面弾性波を誘引する。この表面弾性波をベクトルネットワークアナライザを用いて検出することに成功した。ただし、スピン渦度結合による巨視的回転生成を定量的に議論するためには、Niの磁気弾性効果に由来する格子ひずみの影響を分離評価する必要があり、今後の課題である。
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| Research Progress Status |
平成30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 |
平成30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
(29 results)
