2021 Fiscal Year Research-status Report
Theoretical study of laser-excited magnetization reversal dynamics for developing ultra-high-density magnetic recording media
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20K05313
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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) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 超高速磁気記録 / 超高密度磁気記録 / レーザー励起 / 理論解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では次世代高密度且つ超高速磁気記録を実現する磁化反転制御手法の確立を目指す。まず、有効Atomisticスピンモデルを作成し、レーザー励起磁化反転に必要な臨界条件を理論的に決定する。次に、パルスレーザーを印加した際のスピンダイナミクスのシミュレーションを行い、磁化反転に寄与する磁化モードの詳細な同定を行う。レーザー励起と磁化反転の相関を精査し、レーザー励起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。レーザー励起により交換結合を介した磁化反転ダイナミクスという未開拓な物理理論を提案する点で学術的な意義は大きい。また、レーザー励起磁化反転の実現により、情報デバイス業界におけるブレイクスルーへの貢献が期待される。これまで二層交換結合系垂直ナノ磁性体に対応する物質パラメータを精査しLLG (Landau-Lifshitz-Gilbert)方程式を解くことにより、有効磁場下におけるAtomisticレベルの磁化ダイナミクスを算出する有効スピンモデル計算プログラムの構築を進めてきた。レーザー励起磁化反転のメカニズムには当初想定していたスピン波以外の要素も検討に含める意義があることが分かってきた。
令和3年度はさらに磁化のdemagnetizationを再現する温度モデルの組み込みを試みた。また回転座標系に移行して、磁化反転条件の理論解析を行なった。従来のアシスト磁化反転とは物理メカニズムが全く異なるレーザー励起磁化反転の理論的定式化を行う上でも、理論設計を行う上でも基礎となる重要な意義がある研究である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
レーザー励起磁化反転が起こる臨界条件を明らかにするために、二層交換結合系垂直ナノ磁性体に対応する物質パラメータを精査し、 Atomistic有効スピンモデルを作成した。LLG (Landau-Lifshitz-Gilbert)方程式を解くことにより、有効磁場下におけるAtomisticレベルの磁化ダイナミクスを算出する有効スピンモデル計算プログラムの構築を進めた。さらに、温度モデルの導入、磁化反転について回転座標系に移行した解析を進めた。
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| Strategy for Future Research Activity |
Atomistic有効スピンモデル及びシミュレーションソフトウェアを利用して、系統的にパラメータを振ったシミュレーションを行うことにより、レーザー励起磁化反転の最適条件等を明らかにしていく。今後は温度モデルを組み込んだ数値計算、回転座標系に移行した磁化反転の解析を進めて反転条件に関する解析式の導出などの理論解析を進める。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍により当初想定していた旅費等が発生しなかったため。
多数のパラメータを振った系統的な数値計算、温度効果を入れたstochasticな数値計算を行う必要があり、計算資源・ソフトウェアライセンスに充当する計画である。
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