2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study on the magnetization dynamics of ultra-thin magnetic films using a newly proposed high-frequency magnetization measurement technique
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17H03226
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
遠藤 恭 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50335379)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮崎 孝道 東北大学, 工学研究科, 技術専門職員 (20422090)
室賀 翔 秋田大学, 理工学研究科, 特任講師 (60633378)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 電子・電気材料 / スピントロニクス / 磁性 / 超薄膜 / 金属物性 / 高周波磁気計測 / ダンピング定数 / 磁気ひずみ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、新規省エネ型スピントロニクスデバイスの設計・実現に向けて、デバイスの基本要素パラメータである磁化ダイナミクスの制御法の基礎検討を行った。また、昨年度までに構築した新規計測技術を用いて磁化ダイナミクスの主要なパラメータであるダンピング定数と磁気ひずみを同時に評価し、得られた知見からそのメカニズム解明を行った。本年度の実績は以下の通りである。
1．磁化ダイナミクスの制御法に関する基礎検討として、電極付強誘電体基板上に製膜したFe-Ga合金薄膜に電極部分から交流電界を印加して、Fe-Ga合金薄膜における静的・動的磁気特性の交流電界強度依存性を評価した。その結果、電界による磁気特性の変化がわずかしか見られなかった。この原因は強誘電体へ印加する交流電界強度が不足していたことによるものと考えられる。
2．Fe-NiやFe-SiといったFe基軟磁性合金薄膜では、面内・面直方向のダンピング定数の値がほぼ一致し、いずれのダンピング定数も磁気ひずみの符号・大きさと相関があることがわかった。一方で、Fe-CoやFe-Gaといった磁気ひずみの大きなFe基二元合金薄膜では、面内・面直方向のダンピング定数の値が大きく異なり、磁気ひずみとの相関性も見られなかった。これらの結果は、Fe基軟磁性合金の磁化ダイナミクスがスピン軌道相互作用に由来し、その一方で他のFe基二元合金の磁化ダイナミクスが異方性分散やtwo-magnon散乱といった磁気的不均一性の影響を受けやすいことを示唆している。また、代表的なスピントロニクス材料であるCo-Fe-B膜の磁化ダイナミクスに関しては、面内・面直方向のダンピング定数の値がほぼ一致したが、いずれも磁気ひずみとの関連性は見られなかった。この結果は、Fe基結晶合金のようなスピン軌道相互作用や磁気的な不均一性に由来するメカニズムとは異なっていることを示唆している。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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