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2016 Fiscal Year Annual Research Report

方向制御純スピン流による革新的磁区構造制御技術の創成

Research Project

Project/Area Number 14J05879
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

野村 竜也  九州大学, 理学府, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Keywords側面スピン吸収効果
Outline of Annual Research Achievements

本研究により、スピン吸収効果による、多磁区構造の高精度な制御技術を確立するうえでの、重要な指針が得られた。本課題で作製する素子は、非磁性体とスピン吸収体の接合界面のうち、上面からスピン吸収効果が生じているものと想定していた。しかしながら、スピン吸収体の側面からもスピン吸収効果が生じていることがわかった。
側面からのスピン吸収効果の検証は、スピン吸収体の膜厚に対する、スピン吸収効率の大きさを評価することで行った。実験は、横型スピンバルブ素子を作製して行った。スピン吸収体の膜厚が異なる4種類の素子を作製し、スピン信号の減衰率を評価することで、各素子におけるスピン吸収効率を評価した。実験結果は、強磁性体の膜厚が増大するにつれて、スピン信号の大きさが減衰しているのがわかった。これは、スピン流がスピン吸収体の側面からも吸収されていることを示唆している。一方で、スピン吸収体の有効断面積が40nmに達したところで、スピン信号の大きな減衰が確認された。この原因として、スピン吸収体からのスピン散乱効果が生じている可能性を検討した。
スピン散乱の効果を検証するため、スピン吸収体をスピン流伝搬経路から分岐させた位置に配置した素子を用いて、同様の実験を行った。スピン吸収体の膜厚が異なる6種類作製し、スピン信号の減衰率を、理論式でフィッティングすることで、スピン吸収効率の膜厚依存性が一致することを確認した。実験結果は、膜厚が60nm以下の範囲では、理論式と一致した。これは、膜厚が60nm以下では、スピン流はスピン吸収体からの吸収効果からの影響しか受けていないことを示唆している。以上の結果から、スピン吸収体をスピン流伝搬経路内に接合した場合、スピン流の一部は散乱を受けることを結論付けた。一方で、膜厚が80nm以上の範囲では、理論式との一致を示さなかった。この原因究明は今後の課題である。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (11 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results) Presentation (6 results)

  • [Int'l Joint Research] 西安交通大学スピントロニクスセンター/西安交通大学材料科学研究科(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      西安交通大学スピントロニクスセンター/西安交通大学材料科学研究科
  • [Journal Article] Nonreciprocity of electrically excited thermal spin signals in CoFeAl-Cu-Py lateral spin valves2017

    • Author(s)
      S. Hu, X. Cui, T. Nomura, T. Min, and T. Kimura
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 95 Pages: 100403(R) 1-5

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevB.95.100403

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Large Spin Current Injection in Nano-Pillar-Based Lateral Spin Valve2016

    • Author(s)
      Tatsuya Nomura, Kohei Ohnishi and Takashi Kimura
    • Journal Title

      AIP Conference Proceedings

      Volume: 1763 Pages: 020011 1-5

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1063/1.4961344

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Geometrical dependence of spin current absorption into a ferromagnetic nanodot.2016

    • Author(s)
      T. Nomura, K. Ohnishi, and T. Kimura
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 120 Pages: 142121 1-6

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1063/1.4961975

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] First- and second-harmonic detection of spin accumulation in a multiterminal lateral spin valve under high-bias ac current.2016

    • Author(s)
      S. Hu, T. Nomura, G. Uematsu, N. Asam, and T. Kimura
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 94 Pages: 014416 1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.94.014416

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ナノピラー型面内スピンバルブ素子におけるスピン伝導と熱伝導2016

    • Author(s)
      野村竜也,植松銀河,木村崇
    • Organizer
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] 横型スピンバルブ素子中のスピン拡散における熱流の影響2016

    • Author(s)
      有木大晟,野村竜也,木村崇
    • Organizer
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] CoFeAl薄膜の熱伝導特性と高効率熱スピン注入2016

    • Author(s)
      野村竜也,有木大晟,植松銀河,木村崇
    • Organizer
      日本磁気学会 第40回学術講演会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      2016-09-05 – 2016-09-08
  • [Presentation] Indirect detection of magnetization direction using thermal spin injection.2016

    • Author(s)
      T. Nomura, S. Hu, G. Uematsu, and T. Kimura
    • Organizer
      9th International Symposium on Metallic Multilayers
    • Place of Presentation
      Uppsala, SWEDEN
    • Year and Date
      2016-06-19 – 2016-06-23
  • [Presentation] Indirect detection of magnetization direction using thermal spin injection.2016

    • Author(s)
      野村竜也,胡少杰,植松銀河,木村崇
    • Organizer
      ナノスピン変換科学A01班 班内研究会
    • Place of Presentation
      九州大学
    • Year and Date
      2016-04-18 – 2016-04-19
  • [Presentation] Hanle effect in a curved nonmagnetic wire.2016

    • Author(s)
      有木大晟,高以來優,野村竜也,大西紘平,木村崇
    • Organizer
      ナノスピン変換科学A01班 班内研究会
    • Place of Presentation
      九州大学
    • Year and Date
      2016-04-18 – 2016-04-19

URL: 

Published: 2018-01-16  

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