Control of antiferromagneitc spin waves in synthetic antiferromagnets

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15161
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 29010:Applied physical properties-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Shiota Yoichi 京都大学, 化学研究所, 助教 (70738070)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: スピントロニクス / スピン波 / マグノン / 人工反強磁性体

Outline of Final Research Achievements

In this study, we have investigated the antiferromagnetic spin waves propagating in synthetic antiferromagnets (SAFs) with interlayer exchange coupling. As a major result, we observed the interaction of antiferromagnetic resonance modes (anti-crossing of resonance frequencies) in in-plane magnetized SAFs, and clarified that this phenomenon is caused by the dynamic dipolar interaction of spin waves. In perpendicularly magnetized SAFs, two resonance modes were successfully observed, and it was clarified that each of them is right-handed or left-handed antiferromagnetic resonance mode.

Free Research Field

スピントロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

スピン波（マグノン）を情報の処理、記憶、伝送などに用いる様々な技術が提案されており、このような応用を目指した研究分野は「マグノニクス」として近年注目を集めている。本研究によって明らかになった反強磁性共鳴モードの強い相互作用は、量子情報処理を目指して研究が進められているハイブリッド量子系に新しい視点を与え、スピン波を利用した新たな情報処理技術の開拓につながることが期待される。また回転方向の異なる共鳴モードを有する垂直磁化の人工反強磁性体はスピン波偏光という新たな自由度追加の可能性を示した。