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

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11J02510
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 田辺 賢士 京都大学, 理学研究科, 特別研究員DC2
• Keywords: スピントロニクス

Research Abstract

ファラデーの誘導起電力は電子の電荷に注目した起電力であるといえる。一方電子のスピンに着目しても類似の起電力が発生することが指摘されており、スピン起電力と呼ばれている。スピン起電力はねじれた磁化構造が時間変化することに発生するために、局所的実時間測定が重要になると考えられる。そこで本研究では磁気渦を用いてスピン起電力の局所的実時間測定を行い、その結果を英国雑誌Nature Communicationsに報告した。
その後の研究としてスピン起電力と類似の起源から予想される新現象マグノンホール効果の研究を行った。マグノンホール効果とはスピン波の前方体積波が波数の時間変化が発生する際に波数変化方向に対して垂直方向に力を受ける現象をさす。我々の研究では波数の時間変化を発生させるために素子端での散乱現象に着目し、実験を行った。その結果スピン波が散乱時に横滑りを引き起こしたようなシグナルの検出に成功した。この結果がマグノンホール効果由来の効果であるか調べるのが今後の課題である。
また磁気渦研究ではコアの磁化方向が反転する現象が知られている。このコアの反転現象は電流印加によって磁化方向を制御できることから磁気メモリへの応用が期待されており、詳細な研究が期待されている。本研究では磁気トンネル接合素子を用いてコア反転の実時間測定に成功した。その結果反転に要する時間は100ピコ秒程度と極めて短い時間であることがわかり、高速動作可能な磁気メモリへの応用が期待させる。この結果は米国雑誌Applied Physical Lettersに報告した。

Research Products

• [Journal Article] Real-time observation of electrical vortex core switching (2013)
  • Author(s): K. Nakano, K. Tanabe, R. Hiramatsu, D. Chiba, N Oshima, S. Kasai, T. Sato, E. Nakatani, K. Sekiguchi, K. Kobayashi, T. Ono
  • Journal Title: Applied Physical Letters Volume: 102 Pages: 072405-1-3
  • DOI: 10.1063/1.4793212
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spinmotive force due to a gyrating magnetic vortex (2012)
  • Author(s): K. Tanabe, D. Chiba, J. Ohe, S. Kasai, H. Kohno, S. E. Barnes, S. Maekawa, K. Kobayashi, T. Ono
  • Journal Title: Nature communications Volume: 3 Pages: 845-1-5
  • DOI: 10.1038/ncomms1824
  • Peer Reviewed
• [Presentation] マグノンホール効果の検出 (2013)
  • Author(s): 田辺賢士、松本遼、村上修一、大江純一郎、森山貴広、千葉大地、小野輝男
  • Organizer: 日本物理学会 第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2013-03-28
• [Presentation] フェリ磁性体におけるスピン起電力の研究 (2013)
  • Author(s): 永田真己、田辺賢士、森山貴広、千葉大地、大江純一郎、名化誠、新開智彦、柳原英人、喜多英治、小野輝男
  • Organizer: 日本物理学会 第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2013-03-27
• [Presentation] マグノンホール効果の理論的解析 (2012)
  • Author(s): 松本遼、村上修一、田辺賢士、小野輝男
  • Organizer: 日本物理学会 2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 2012-09-20
• [Presentation] マグノンホール効果の検出の試みII (2012)
  • Author(s): 田辺賢士、千葉大地、小野輝男、松本遼、村上修一、大江純一郎
  • Organizer: 日本物理学会 2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] 反強磁性スピン波モードから誘起されるスピン起電力 (2012)
  • Author(s): 永田真己、田辺賢士、大江純一郎、千葉大地、小野輝男
  • Organizer: 日本物理学会 2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] Spinmotive force due to a gyrating magnetic vortex (2012)
  • Author(s): K. Tanabe, D. Chiba, J. Ohe, S. Kasai, H. Kohno, S. E. Barnes, S. Maekawa, K. Kobayashi, T. Ono
  • Organizer: The IEEE International Magnetics Conference 2012
  • Place of Presentation: カナダ、バンクーバー
  • Year and Date: 2012-05-10
• [Remarks] 京都大学ホームページ"スピン起電力をリアルタイムで検出-ナノスケールのスピン電池-"
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2012/120523_1.htm
• [Remarks] 京都大学化学研究所ホームページ"運動する磁気渦に誘起されたスピン起電力の実時間観測"
  • URL: http://www.kuicr.kyoto-u.ac.jp/a_topics/topics_120522.html