2016 Fiscal Year Research-status Report
非線形解析に基づくマイクロ波アシスト磁化反転の理論構築
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16K17486
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
谷口 知大 国立研究開発法人産業技術総合研究所, スピントロニクス研究センター, 主任研究員 (90635806)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 磁性 / マイクロ波アシスト磁化反転 / 非線形ダイナミクス / 理論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はマイクロ波アシスト磁化反転(Microwave Assisted Magnetization Reversal: MAMR)に必要なマイクロ波発生器である磁性多層膜におけるスピン伝導と磁化ダイナミクスの理論解析を行った。MAMRはマイクロ波源の磁化と磁気記録ビットの磁化が相互作用を行うことでビットの磁化を反転させる現象である。従ってマイクロ波発生源にどのような磁化ダイナミクスを励起できるか調べることはビットの磁化反転を調べるうえで必要な研究対象である。マイクロ波発生器として注目を集めているのは、ナノサイズの強磁性/非磁性薄膜の接合系から成るスピントルク発振器である。スピントルク発振器では磁性多層膜中をスピン流が流れることで、磁化とスピン流の相互作用の結果、磁化が発振を起こし、マイクロ波を放射する。この発振を効率的に行うためスピン流が磁性体を流れる時に発生するジュール熱の一般論を構築した。またスピン流の発生手法として最近注目されている、異常ネルンスト効果によるスピン流生成の効率も理論的に評価した。スピントルク発振器はサイズがナノスケールと小さいというメリットがある反面、小さいために出力が小さいという問題がある。これを解決する方法として発振器の並列化が考えられるが、MAMRのような現象では単に発振器を並列化するだけでなく、発振器間の位相を揃える必要がある。そこで複数のスピントルク発振器の位相同期を起こすための手段として、スピン・ホール効果を利用した同期の理論を提案した。スピン・ホール効果と逆スピン・ホール効果をうまく組み合わせることで、複数の発振器間で電流をやり取りすることが可能となり、その結果、相互作用が生じる。これにより様々な位相差を持つ位相同期発振が起こることがわかった。これらの成果をPhysical Review B誌等から発表し、日本物理学会でも報告を行った。
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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
当該研究に対してPhysical Review B誌など国際誌(全て査読有)に3報の論文が掲載され、学会発表も行うことが出来たので、当初の計画以上に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
新年度も研究計画に基づきマイクロ波アシスト磁化反転における非線形磁化ダイナミクスの理論解析を行っていく予定である。本年度はマイクロ波発生源であるスピントルク発振器の同期現象を調べたが、記録ビットにおける磁化反転もスピントルク発振器とビットとの位相同期した励起とみなすことができる。従って本質的に非線形の多対問題を解くことになり、厳密解を求めることは困難であると予想される。そこで数値シミュレーションの助けを借りつつ、適当な近似を用いて理論的に同期現象の物理を明らかにすることを目指す。
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