2011 Fiscal Year Annual Research Report
磁気渦コアの運動によって誘起されたスピン起電力の研究
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11J02510
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
田辺 賢士 京都大学, 理学研究科, 特別研究員DC2
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| Keywords | スピントロニクス |
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| Research Abstract |
古典電磁気学によると回路貫く磁束が時間変化することで起電力が発生する。これに対して近年スピンに注目しても同様に起電力が発生することが理論的に示されている。この起電力はスピン起電力と呼ばれており、磁化構造がねじれた領域が時間変化することで発生する効果である。現在までにスピン起電力の検出報告は2例あったがどちらも時間的にも空間的にも平均化した起電力の検出報告であり、スピン起電力の局所性やダイナミカルな効果という特徴を考えると、局所測定や実時間測定が期待されている。そこで磁気渦構造と呼ばれる特殊な磁化構造を有する系に着目した。この系では急峻な磁化のねじれがあり、その磁化ダイナミクスの制御が容易であるという特徴がある。そこでこの磁気渦構造を用いてスピン起電力の局所的実時間測定を目指すのがこの1年間の目標であった。
強磁性体のニッケル鉄合金をマイクロサイズの円盤状に加工し、磁気渦構造を作製した。円盤上部にスピン起電力の電圧を測定する電極を局所的に配置し、オシロスコープに繋いで実時間測定を行った。その結果、周期的に1マイクロボルト程度のシグナルが検出された。次に同一条件でのシミュレーションを行った。同程度のシグナルが周期的に発生し、実験とシミュレーションは良い一致を示した。この結果はスピン起電力を実時間で見た世界で初めての結果である。
次に今回得られたシグナル強度の周波数依存性を調べた。その結果、共鳴ピークのような構造が得られた。F数値計算結果でも、同様にピーク構造が表れた。これは磁気渦の共鳴現象に関係していることを示している。磁気渦構造の運動は共鳴的に励起される現象であるために、85MHzで最も磁気渦の回転運動が回転が大きくなり、大きなスピン起電力が発生する。逆に共鳴周波数から離れた点では磁気渦の運動は生じなくなりスピン起電力も発生しない。我々が得た今回の結果はこれらの現象を説明しているものと思われる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
磁気渦ダイナミクス由来のスピン起電力の検出に成功し、周波数依存性や磁場強度依存性から磁気渦特有の現象との関係を明らかにできたため。さらにこれらの内容を論文にまとめ、英国雑誌Nature Communicationsに出版されることになったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までに磁気渦コア由来の電場検出に成功した言える。そこで今度は見方を変えて、磁気渦由来の磁場効果を検証してみる。この磁場をホール効果を用いて研究する。先行研究によると、パイロクロア構造を持つスピンキラリティ由来のホール効果の研究がいくつか報告されているが、磁気渦のように単純金属系でで報告はない。さらにこれまでの微細加工技術を駆使すれば、このホール効果が磁気渦コア(スピンキラリティ)でしか発生しないことを示すことができる。
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