2018 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), 助教 (30725271)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | スピンクラスターグラス / スピン波 / 希土類鉄ガーネット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Lu3Fe5-xCoxSixO12（LFCS）薄膜について、これまでにスピングラス挙動（直流磁化率温度依存性における磁場中冷却-零磁場冷却の分岐、交流磁化率温度依存性におけるカスプの周波数依存性、熱緩和を記憶するメモリ効果）を報告してきた。当該年度では補足実験として交流磁化率の温度依存性について、直流磁場成分をゼロとした条件で再測定を実施した。その結果、x=0.1～0.5にCo, Siを置換した試料ではフェリ磁性―常磁性の相転移温度において周波数分散が見られ、室温以上の温度域（290 K～360 K）でもスピングラス挙動を示すことが示唆された。スピン波の伝搬長を決めるダンピング定数の温度依存性については、これまで低温で顕著な増加を見出していたが、不純物モデルの指数関数で表現できることを確認した。これは、「熱」という外場によってスピン波と逆スピンホール電圧を制御できることを示している。ダンピング定数から算出されるスピン波伝搬長は置換量x=0, 0.1, 0.5の増加に従い、2 μm, 700 nm, 200 nmと減少する。スピン波発生・検出を可能とするコプレーナ線路の一般的なデバイスサイズは数μmであるため、このままではスピン波デバイスへの応用は難しい。しかしながら、薄膜成長の際の単結晶基板を適切に選択（基板と薄膜のミスマッチを小さくする）ことで伝搬長は約一桁増大することが明らかとなり、スピングラス特性とスピン波伝搬を両立することは可能であることが見積もられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ガーネット薄膜のクラスターグラス特性およびスピン波特性について論文投稿を進めてきたが、低温でのダンピング定数の増加について考察に時間を要した。また、スピングラス特性の測定には多角的な検証が必要であり、追加実験に時間を要した。これまでは履歴記憶素子の実現を目的として、強磁性共鳴装置をスピン波励起に使用し、基礎物性の理解を進めた。一方、応用上、素子を小型にするため、コプレーナ線路を用いた計測を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の目的の一つであるLu3Fe5-xCoxSixO12薄膜のクラスターグラス特性およびスピン波特性については理解が進んでおり、研究成果として論文投稿する（改訂中）。デバイス化にあたってはコプレーナ線路を用いたスピン波発生と検出を可能とする高周波プローブシステムを立ち上げており、これまでの導波管を用いた強磁性共鳴装置による計測結果をふまえて外場応答（熱、光など）を検証する。
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| Causes of Carryover |
Lu3Fe5-xCoxSixO12薄膜のクラスターグラス特性およびスピン波特性についての成果をまとめており、投稿料に充てる。デバイス化にあたってはコプレーナ線路を用いたスピン波発生と検出を可能とする高周波プローブシステムを立ち上げており、備品や消耗品に充てる。
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Research Products
(4 results)
