2018 Fiscal Year Annual Research Report
Theory of microwave assisted magnetization reversal based on nonlinear analysis
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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, エレクトロニクス・製造領域, 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 / スピントロニクス / 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)におけるマイクロ波源として期待されているスピントルク発振器の同期現象の理論解析を行った。MAMRはスピントルク発振器をマイクロ波源として使用するため、スピントルク発振器の磁化ダイナミクスの理論を確立することは研究上極めて重要である。MAMRを実現するにはスピントルク発振器には熱擾乱に強い安定した動作が求められる。同期現象は複数個のスピントルク発振器が互いに相互作用を及ぼすことで特定の周波数と位相を持った発振が励起される現象であり、発振の安定化に向けて有用な方法である。従来のスピントルク発振器の同期現象では発振器間の電気的もしくは磁気的な相互作用が利用されていた。これに対し本年度はスピン流を介した同期現象の理論提案を行った。複数個のスピントルク発振器をアレイ状に並べると共通電極を介して発振器間にスピン流が自発的に流れる。このスピン流のスピン偏極方向は各々の発振器の磁化方向に偏極している。このようなスピン流が別のスピン流に注入されるとスピントルクが励起される。これは発振器が磁化の向きの情報をスピン流を介してやり取りしていることに等しい。この結果、発振器間の磁化は自然と位相を揃えるような同期現象が発現する。本研究では発振器間を流れるスピン流を記述する理論を構築し、発振器の磁化に励起されるスピントルクを定量的に評価した。そして磁化ダイナミクスを数値シミュレーションによって解析し、位相同期現象が起こることを確かめた。この同期現象は物理的に新しく、また外部から電力を注入することなく自発的に起こる現象であるため、応用上、極めて重要になることが期待される。
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