Spin dynamics in artificial topological structures and its control

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H04614
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Taniyama Tomoyasu 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (10302960)
• Project Period (FY): 2021-04-05 – 2024-03-31
• Keywords: 磁性薄膜 / 磁気ダイナミクス

Outline of Final Research Achievements

The magnetic damping properties are comprehensively evaluated for various heterostructures forming a broad topological magnetic state: in-plane ferromagnetic thin film/non-magnetic thin film/perpendicularly magnetised ferromagnetic multilayer heterostructures, in-plane ferromagnetic thin film/non-magnetic thin film/perpendicularly magnetised ferromagnetic multilayered dot heterostructures, ferromagnetic alloy thin films and ferromagnetic oxide thin films. As a result, a peculiar negative pseudo magnetic damping constant is observed in all heterostructures. It is found that the conditions under which the peculiar negative damping constant is found are independent of the individual heterostructure system, and that the phenomenon is observed in magnetic states where a small amount of magnetic inhomogeneity occurs. This result suggests that the control of magnetic inhomogeneities is crucial for the control of magnetic damping.

Free Research Field

ナノ磁性、スピントロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

強磁性体の磁気ダンピング定数は、スピントランスファートルクを利用した磁化スイッチング機構に基づいて動作する磁気メモリの消費電力を決定づける因子である。したがって、強磁性金属における磁気ダンピングの要因を解明することは、低消費電力スピントロニクスデバイスを設計する上で特に重要である。本研究では、個々のヘテロ構造系に依存せず、特異な負の見かけの磁気ダンピング定数が磁気的な不均一性と関連づけられることを見出されており、従来にない新たな知見として学術的に重要な意義をもつ。また、スピントロニクスデバイスを設計する上でも重要な知見であり、産業的・社会的にも重要な意義をもつ。