走査スピン注入プローブを用いた局所磁気共鳴励起

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23360017
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: AN TOSHU (安 東秀) 独立行政法人理化学研究所, Kim表面界面科学研究室, 研究員 (70500031)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2014-03-31
• Keywords: スピンエレクトロニクス / 磁気共鳴 / スピントルク / 走査プローブ顕微鏡

Research Abstract

（1）高周波対応プローブを用いた磁気トンネル接合(MTJ)素子からのスピン注入発振の観測
前年度までに調整を行なった磁気共鳴用高周波プローブを用いて、MTJ(磁気トンネル接合)積層薄膜を用い、スピン注入発振の実現に注力した。市販のMTJ素子を購入して、先ず、　MTJの磁気抵抗比を確認後（磁気抵抗比80パーセント）、スピン注入発振信号の検出に取り組んだ。この際のMTJ素子の磁性層はCo40Fe40B20のフリー層と固定層で形成される。用いられる磁気トンネル接合(MTJ)素子の基板は絶縁体領域を含むため、粗動機構によりMTJ 素子位置を確認するために試料の導電性に影響されない探針－試料間距離の制御機構を有する絶縁体表面を走査可能で10 ギガヘルツまでの高周波に対応した原子間力顕微鏡（AFM）システムを用いた。この際に、極細の高周波同軸線（外径0.33ミリメートル）をプローブ探針として水晶振動子に接着したマイクロ波源付水晶振動子型AFMを開発して用いた。AFMによる表面観測のパラーメータ調整を行い、先ず素子の電極位置にプローブを合わせて走査することを試みた。この結果、プローブの位置合わせに光学顕微鏡等を用いた補助機構が必要なことが判り対策を施した。その後、プローブからのスピン注入発振の検出に取り組んだがプローブと探針間の安定した電流を得るための調整が難しく、今後、表面の酸化による影響等を解決する必要を認識した。
（2）超高真空中でのスピン注入発振観測
電極の酸化を防ぐことが可能となる超高真空環境で上記のスピン注入が観測可能な高周波走査プローブ顕微鏡装置を整備した。超高真空環境内にマイクロ波を導入しスピン偏極探針を用いたスピン注入源を含む回路において高周波信号を計測できることを確認した。
以上、プローブを用いたスピン注入発振現象を捉えるための改良を進めることができた。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Thermal imaging of standing waves (2013)
  • Author(s): T.An, K.Yamaguchi, K.Uchida, and E.Saitoh
  • Journal Title: Applied Physics Letters Volume: Vol. 103 Pages: 052410 1-3
  • DOI: 10.1063/1.4816737
• [Journal Article] Spin mixing conductance at a well-controlled platinum/yttrium iron garnet interface (2013)
  • Author(s): Z.Qiu, K.Ando, K.Uchida, Y.Kajiwara, R.Takahashi, H.Nakayama, T.An, Y.Fujikawa, and E.Saitoh
  • Journal Title: Applied Physics Letters Volume: Vol. 103 Pages: 092404 1-4
  • DOI: 10.1063/1.4819460
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Experimental investigation of spin Hall effect in indium tin oxide thin film (2013)
  • Author(s): Z. Qiu, T. An, K. Uchida, D. Hou, Y. Shiomi, Y. Fujikawa and E. Saitoh
  • Journal Title: Applied Physics Letters Volume: 103 Pages: 182404 1-3
  • DOI: 10.1063/1.4827808
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spin-relaxation modulation and spin-pumping control by transverse spin-wave spin current in Y3Fe5O12 (2013)
  • Author(s): Y. Kajiwara, K. Uchida, D. Kikuchi, T. An, Y. Fujikawa, and E. Saitoh
  • Journal Title: Applied Physics Letters Volume: 103 Pages: 052404 1-4
  • DOI: 10.1063/1.4817076
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Spin-wave heat conveyer (2014)
  • Author(s): T. An, K. Uchida, K. Yamaguchi, K. Harii, J. Ohe, Y. Kajiwara, H. Adachi, B. Hillebrands, S. Maekawa, and E. Saitoh
  • Organizer: Energy Materials Nanotechnology Spring Meeting 2014
  • Place of Presentation: The Red Rock Casino Resort and Spa at Las Vegas Nevada, USA
  • Year and Date: 20140328-20140328
  • Invited
• [Presentation] Spin-wave heat conveyer (2013)
  • Author(s): T. An, K. Uchida, K. Yamaguchi, K. Harii, J. Ohe, Y. Kajiwara, H. Adachi, B. Hillebrands, S. Maekawa, and E. Saitoh
  • Organizer: Physics and Applications of Spin-related Phenomena in Semiconductors (PASPS)-18
  • Place of Presentation: 基礎工学国際棟（シグマホール）、大阪大学
  • Year and Date: 20131210-20131210
  • Invited
• [Presentation] Unidirectional spin-wave heat conveyer (2013)
  • Author(s): T. An, K. Uchida, K. Yamaguchi, K. Harii, J. Ohe, Y. Kajiwara, H. Adachi, B. Hillebrands, S. Maekawa, and E. Saitoh
  • Organizer: Magnetics and Optics Research International Symposium (MORIS) 2013
  • Place of Presentation: 大宮ソニックシティー
  • Year and Date: 20131205-20131205
  • Invited
• [Presentation] スピン波熱移送 (2013)
  • Author(s): 安 東秀, 内田健一, 山口和也, 針井一哉, 大江純一郎, 梶原瑛祐, 安立裕人, 前川禎通, 齊藤英治
  • Organizer: 応用物理学会スピントロニクス研究会・日本磁気学会スピンエレクトロニクス専門研究会共同主催研究会「元素戦略、環境調和を視野に入れたスピントロニクスの新展開」
  • Place of Presentation: 東北大学金属材料研究所
  • Year and Date: 20131111-20131111
  • Invited