Study of voltage and condensation effects for the creation of magnonic functionalities

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H00861
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 29:Applied condensed matter physics and related fields
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: Sekiguchi Koji 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (00525579)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 立崎 武弘 東海大学, 情報理工学部, 講師 (20632590)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: スピン波 / マグノン / マグノン凝縮 / マグノニクス

Outline of Final Research Achievements

This research focuses on controlling magnon transport in micro- and nanostructures. Dynamic magnonic crystals and magnetically coupled Y-junction logic circuits are proposed,leading to achievements such as spin wave switching, feedback structure amplification,and ON/OFF ratio improvement. Furthermore, magnon parametric pumping is performed in magnetic garnets and iron single crystals, revealing the magnon condensation effect and the contribution of material anisotropy. As part of creating novel magnonic functionalities, the point contact method is employed to apply a temperature gradient, introducing a magnetization gradient in the magnon transport path and achieving propagation control. Additionally, a noise measurement method for magnonic devices is established, evaluating the noise characteristics that determine device performance limitations.

Free Research Field

スピントロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

電子機器はエネルギー消費が急激に増大し、省エネ性能と高性能化の両立という現代社会の要請にこたえることが徐々にできなくなってきている。一方、磁性体には磁石に代表されるようにエネルギーゼロで情報を保持できる特性があり、その性質と同様に低エネルギーで動作可能な非電荷キャリア（＝マグノン）が存在する。マグノンの研究は電子機器では得られない省エネルギーなアナログ機能・高周波機能を創発できる可能性を秘めている。本研究では、マグノンスイッチング、マグノン伝搬制御、スピン波リザバー構築、論理演算ＯＮ／ＯＦＦ比向上、デバイスノイズ特性の証明など、マグノニック機能開発の基盤研究といえる成果を挙げることができた。