2023 Fiscal Year Final Research Report

Efficient spin current generation based on coherent magnetoelastic strong coupling state

Research Project

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Project/Area Number	19H05629
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Broad Section D
Research Institution	Institute of Physical and Chemical Research
Principal Investigator	Yoshichika Otani 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, チームリーダー (60245610)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	小川直毅国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, チームリーダー (30436539) 近藤浩太国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 上級研究員 (60640670) Puebla Jorge 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (60753647) 一色弘成東京大学, 物性研究所, 助教 (80812635)
Project Period (FY)	2019-06-26 – 2024-03-31
Keywords	磁気弾性結合 / 強結合 / スピン流 / エデルシュタイン効果
Outline of Final Research Achievements	At the beginning of the project, we concentrated on the design and fabrication of SAW cavity devices to increase the efficiency of spin current generation. we successfully optimized the design of the SAW devices and improved the confinement efficiency of phonon energy by 2.09 times by installing acoustic cavities. Excitation of SAWs at the resonant frequency of the acoustic cavity improved the excitation efficiency of acoustic ferromagnetic resonance and the efficiency of spin current generation at the Cu/Bi2O interface. Incorporation of the acoustic resonator also improved the non-collinearity and nonlinearity. In the second phase of the project, resonance experiments using a low-damping ferromagnetic CoFeB layer improved the magnon-phonon coupling strength, leading to the confirmation of a new strongly coupled quasiparticle. These findings advance the development of sensing technology.
Free Research Field	マグノニクス
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	当プロジェクトで達成したSAWチップデバイスを用いた室温におけるマグノン-フォノン強結合の実証は従来になく、ハイブリッド波ベースの情報通信技術に大きな影響を与える。また、マグノン-フォノン結合準粒子は、マグノンとフォノンの両方の特性を活用し、大きな伝播長や長いコヒーレンス時間を持つ磁気弾性波デバイスの実現を可能にする。この研究成果は、Physical Review LettersとScience Magazineで高い注目を集め、その社会的・学術的意義が示されている。