Fabrication of spin trque devices by using quasi-antiferromagnetic materials

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K04471
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Yuasa Hiromi (福澤裕美) 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (20756233)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: スピントルク / 磁化発振 / 周波数 / シミュレーション / 90度磁気結合

Outline of Final Research Achievements

Expecting that the spin torque frequency, which is several GHz for general 3d transition metals, will be increased in a quasi-antiferromagnetic layer created using a unique 90-degree coupling. The dynamic characteristics were estimated by numerical calculation based on the physical property values obtained from the static evaluation, that was derived that the spin torque oscillation frequency is 15 GHz at the maximum. In order to further increase the frequency, the magnetization arrangement was designed. As a result, when the magnetization of the two layers had vertical and in-plane magnetic anisotropy, the introduction of 90 degree magnetic coupling increased the spin torque frequency to 50 GHz.

Free Research Field

磁気デバイス、スピントロにクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

磁性薄膜におけるスピントルクは、1996年の理論提唱、2001年の実験実証されて以降、精力的に研究され続け相応の時間が経っているが、明確な応用には結実していない。当初は汎用的な強磁性薄膜で研究され、近年は新たに反強磁性体で新たな物理を見出す研究が盛んである。これに対し、自然界には存在しない擬似反強磁性体を創成し、その物性を実験と計算の両面から明らかにし、周波数の観点では汎用元素を用いつつも50ＧＨzまで増加できたことは、今後の応用先拡大と学理の深耕に結び付くものである。