2016 Fiscal Year Research-status Report
履歴記憶素子に向けた酸化物クラスタースピングラスのスピン波研究
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16K21001
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
山原 弘靖 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任研究員 (30725271)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | スピングラス / クラスターグラス / スピン波 / 希土類鉄ガーネット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スピン波検出に適したクラスタースピングラスの作製を目的として、低スピンダンピングを示すLu3Fe5O12（LuIG：Lu鉄ガーネット）に対して非磁性Siおよび磁気異方性Coを添加することでランダムネスとフラストレーションを導入したLu3Fe5-xCoxSixO12（LFCS）を作製した。試料作製はパルスレーザー堆積法により実施した。超伝導量子干渉計による磁気測定の結果、LFCSは190-200 Kにスピン凍結温度を有することがわかっている。さらにスピングラスの特徴であるメモリ効果について調査を行い、120 K、150 K、180 Kのエージング温度を記憶する熱来歴記憶・多値記憶を実証した。強磁性共鳴（FMR）による評価の結果、SiおよびCoの添加量xの増加（x=0、0.1、0.5）に従い、ダンピング定数は0.009、0.027、0.088と増加した。そこでx=0、0.1の試料に対してスピンポンピングと逆スピンホール電圧の計測を実施した。Pt/LFCSヘテロ構造を作製し、FMR装置によってスピンポンピングを行い、試料両端に発生した逆スピンホール電圧の計測に成功した。さらに温度依存性を計測した結果、いずれの試料に対しても逆スピンホール電圧はスピンダンピングを反映した温度依存性を示し、ネール温度付近でピークを示した。このピークはスピングラス材料においてブロードな挙動を示し、スピングラスのスローダイナミクスを反映していると考えられるが更なる考察が必要である。一方、逆スピンホール電圧への変換効率の改善を目的として、Pt薄膜の結晶化による影響を評価した。原子フラットなYIG薄膜上に堆積したPt薄膜はアニール処理により結晶化することを確認し、ミキシングコンダクタンスの低下傾向を示したが、連続性の喪失により逆スピンホール電圧の効率化には至っていない。引き続き効率改善にも取り組む。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
希土類鉄ガーネット系においてクラスタースピングラス相を実現し、特徴的な磁気記憶現象を実証した。さらに逆スピンホール効果の計測に成功し、温度依存からスピングラス特有のスローダイナミクスを示唆するなど、おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
ネール温度付近で極大を示す逆スピンホール電圧の温度依存性の起源は明確な説明がなされていない。スピングラス材料においてブロードな挙動を示すことから、リラクサー強誘電体における誘電率のブロードな転移現象と同様にスピンの秩序度を反映した挙動であると考えられる。周波数依存性等の評価を通じて考察を進める。また当初の予定通り、希土類ガーネット薄膜の多層構造の作製とスピン波特性の評価を行う。
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| Causes of Carryover |
申請時にはスピン波特性計測装置の立ち上げに向けてナノボルトメータの購入を予定していたが、内定までの期間に所属機関に既に設置されたため、新規購入の必要が無くなった。一方で、共用装置の使用料、国際会議発表に要する経費が当初計画を上回った。その差額が次年度使用額として生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
当初の予定通り、消耗品費は「試料原料及び単結晶基板」、旅費は「国内及び海外における研究成果発表」、その他は「学会及び論文投稿料、共同利用装置使用料」を予定している。
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