2018 Fiscal Year Research-status Report
Theoretical Study of Magnetization Switching Dynamics Using Spin Wave Resonance
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17K18412
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
山路 俊樹 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 (30432355)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 超高密度磁気記録 / マイクロ波アシスト磁化反転 / スピン波 / stochastic LLG方程式 / ランジュバン方程式 / 電圧制御磁化反転 / 書き込みエラー率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではスピン波アシスト磁化反転の理論を構築し、5 Tbit/in2を超える次世代超高密度磁気記録を実現する磁化反転制御手法の確立を目指す。また、スピン波共鳴と磁化反転の相関を精査し、スピン波アシスト磁化反転の低消費電力化、および高精度(低エラー率)化の指針を得ることを目指す。
昨年度は、一次元有効スピンモデルを作成し、従来のマイクロ波アシスト磁化反転からスピン波アシスト磁化反転に転移するために必要な臨界膜厚を明らかにした。LLG(Landau-Lifshitz-Gilbert)方程式に基づく数値計算の結果、磁化反転ダイナミクスが均一モードから、スピン波励起を伴う磁化反転モード(不均一モード)に変わる臨界膜厚が存在することが分かった。さらに膜厚を増加させると、マイクロ波アシスト磁化反転において最小の反転磁場を与える臨界周波数が増加し始める臨界膜厚が存在することが分かった。このように、2種類の臨界膜厚が存在することを明らかにした。
そこで、本年度は、次世代超高密度磁気記録を実現する磁化反転制御手法の確立に向けて、低消費電力化の手法として電圧を印可して異方性を制御する、所謂電圧制御磁化反転のダイナミクスの計算プログラムの作成を試みた。また、高精度(低エラー率)化の方針を得ることを目指し、LLG方程式に熱によるランダム揺動磁場を導入したstochastic LLG方程式(ランジュバン方程式)に基づく数値計算プログラムの作成を試みた。電圧制御磁化反転の高精度化には、小さいダンピング定数が必要であることが分かった。
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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
昨年度の一次元有効スピンモデルの作成、作成したモデルによる臨界膜厚の発見、および臨界膜厚の物質パラメータ依存性の解析に引き続き、今年度は当初予定していた熱によるランダム磁場を入れた数値計算手法の確立、さらに書き込みエラー率の数値計算および解析に発展させることができた。以上をまとめて本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究初年度は一次元有効スピンモデルを用いた単層のスピン波アシスト磁化反転の理論を構築し、今年度はさらに電圧制御による磁化反転の数値計算および書き込みエラー率の数値計算手法を確立した。そこで、今後は書き込みエラー率を最小化させる最適解(物質パラメータ)の見積もりや、臨界条件の解析解の導出を行う必要があると考えられる。また、LLG方程式に縦緩和の効果を取り入れたLandau-Lifshitz-Bloch (LLB)方程式による数値計算手法の確立にも繋げることができれば、超高密度磁気記録実現に向けた磁化ダイナミクスの計算手法の応用範囲の拡大に貢献することができると考えられる。
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| Causes of Carryover |
初年度の研究成果を発展させるため、本年度は低消費電力化に向けた電圧制御磁化反転の数値計算、および高精度化に向けた書き込みエラー率の数値計算ツールの構築というベースとなる研究作業に時間を費やした。そのため、国際会議には1件参加はしたが、使用額が当初予定していた額より少なくなった。
特に書き込みエラー率の数値計算は熱によるランダム揺動磁場の導入と、書き込みエラー率の算出に100万回を越えるサンプリング回数を要することから、さらに計算機資源が必要と考えられる。そこで、翌年度分と合算した予算は計算機サーバーの購入のための使用を計画している。
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Research Products
(1 results)
