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2012 Fiscal Year Annual Research Report

新規高周波スピン計測技術による微小磁性体のスピンの高周波磁界応答の解明とその応用

Research Project

Project/Area Number 23686047
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

遠藤 恭  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50335379)

Project Period (FY) 2011-11-18 – 2014-03-31
Keywords微小磁性体 / スピン / 高周波磁界応答 / コプレーナ伝送線路 / MFM用探針 / 振幅変調方式 / MFM
Research Abstract

本研究課題ではGHz帯における新規高周波スピン計測技術を確立し、本計測技術を用いて微小磁性体におけるスピンの高周波磁界応答を解明する。得られた知見と元にして、微小磁性体からなる新規スピン機能素子の創製を目指す。本年度は以下の事項を検討した。(1)高周波スピン計測技術の構築とその妥当性:線路幅3μmの信号線を有するコプレーナ伝送線路(CPW)に高周波信号発生器(SG)と任意波形発生器(FG)を用いて高周波プローブを介して搬送波と変調波からなる振幅変調波信号を入力した。その際に、磁気力顕微鏡(MFM)用探針を含むSiカンチレバーへの電界効果を抑制するために、カンチレバーとCPWの等電位化を試みた。その結果、電界効果を十分に抑制することに成功した。また、CPW上から700 nmの高さに固定して軟磁気特性を有するNi-Fe膜をコートしたMFM用探針を走査すると、1.1GHz帯においてCPW上で発生する近傍磁界分布を検出できることを明確にした。以上より、Ni-FeコートしたMFM用探針を高周波磁界検出センサに、GHz帯での高周波磁界の検出が可能なスピン計測技術を確立した。(2)微小磁性体におけるスピンの高周波磁界応答の評価:隣接ドット間距離の異なるNi-Fe楕円形ドット列(長軸と短軸の比が2:1、長軸:400 nm、短軸:200nm)を作製し、無磁界中での静磁気特性をMFMにより確認した結果、ドット間距離50nm以下の場合に静磁気的相互作用の影響により単磁区構造から磁化の向きが反対方向の単磁区構造へ遷移していることがわかった。また、その動的磁気特性をCPWによる強磁性共鳴測定を行ったところ、ダンピング定数がバルクや薄膜に比べて2倍近く増大することがわかった。これらの結果から、隣接ドット間を可変させた場合の微小磁性体におけるスピンの高周波磁界応答に関する基礎データを得ることができた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度の研究計画の通り、電界効果を抑制することにより、GHz帯での振幅変調方式によりMFM用探針により高周波近傍磁界のみを検出することが可能であることと、隣接ドット間を調整することにより微小磁性体に関する動的磁気特性を得ることができることを明確にしたことがあげられる。

Strategy for Future Research Activity

本研究課題に関してはおおむね順調に進展しているので、最終年度は、開発した振幅変調方式による高周波スピン計測技術を用いて、CPW上に集積化した微小磁性体列におけるスピンの高周波磁界応答に関する基礎データを取り、スピンの高周波磁界による制御法を提案し、新規スピン機能素子の構築を目指すとともに、本計測技術の応用展開を提案する。

  • Research Products

    (13 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (10 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] RF Near Field Microscopy of a Coplanar Waveguide with AM-MFM2013

    • Author(s)
      Yasushi Endo
    • Journal Title

      Journal of the Magnetics Society of Japan

      Volume: 37 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of Doping Elements on the Damping Constant of (Ni-Fe)1-xMx (M=Ga, Ag, Mo, and W) Films2012

    • Author(s)
      Y. Endo、Y. Mitsuzuka、Y. Shimada、M. Yamaguchi
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Magnetics

      Volume: Vol. 48 Pages: 3390-3393

    • DOI

      10.1109/TMAG.2012.2199742

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Radio Frequency Magnetic Near Field Measurements of Coplanar Waveguide Simulated Power and Ground Lines in Radio Frequency Integrated Circuits Using a MFM Tip2012

    • Author(s)
      Yasushi Endo
    • Journal Title

      IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS

      Volume: 48 Pages: 3666-3669

    • DOI

      10.1109/TMAG.2012.2204968

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] High Frequency MFM

    • Author(s)
      Yasushi Endo
    • Organizer
      2012 Tohoku/Kobe/KAIST Workshop
    • Place of Presentation
      大田(韓国)
  • [Presentation] Effect of Doping Elements on the Damping Constant of (Ni-Fe)1-xMx (M=Ga, Ag, Mo, and W) Films

    • Author(s)
      Yasushi Endo
    • Organizer
      International Magnetics Conference(INTERMAG 2012)
    • Place of Presentation
      バンクーバー(カナダ)
  • [Presentation] Radio Frequency Magnetic Near Field Measurements of Coplanar Waveguide Simulated Power and Ground Lines in Radio Frequency Integrated Circuits Using a MFM Tip

    • Author(s)
      Yasushi Endo
    • Organizer
      International Magnetics Conference(INTERMAG 2012)
    • Place of Presentation
      バンクーバー(カナダ)
  • [Presentation] Dynamics of Ni-Fe elliptical dot arrays based on CPW-FMR measurements

    • Author(s)
      Yasushi Endo
    • Organizer
      The 19th INTERNATIONAL CONFERENCE On MAGNETISM (ICM2012)
    • Place of Presentation
      釜山(韓国)
  • [Presentation] On the relation between the magnetoelastic effect and the damping Constants of (Ni-Fe)1-xMx (M=Ag, Cr, Ga, Au, Pd, and Pt) films

    • Author(s)
      Yasushi Endo
    • Organizer
      The 19th INTERNATIONAL CONFERENCE On MAGNETISM (ICM2012)
    • Place of Presentation
      釜山(韓国)
  • [Presentation] Influence of Spin-Torque on the GHz range Noise in Tunneling Magnetoresistive Read Heads

    • Author(s)
      Akira Hotta
    • Organizer
      平成24年度 電気関係学会東北支部連合大会
    • Place of Presentation
      秋田県立大学(由利本荘市)
  • [Presentation] RF Near Field Microscopy of a Coplanar Waveguide with AM-MFM

    • Author(s)
      Yasushi Endo
    • Organizer
      International Conference of the Asian Union of Magnetics Societies (ICAUMS 2012)
    • Place of Presentation
      奈良県新公会堂(奈良市)
  • [Presentation] MFMによる高周波近傍磁界測定

    • Author(s)
      遠藤 恭
    • Organizer
      電気学会マグネティックス研究会
    • Place of Presentation
      大阪市立大(大阪市)
  • [Presentation] Influence of Stripe Height on Critical Current Density of Spin-Torque Noise in Tunneling Magnetoresistive Read Heads

    • Author(s)
      Yasushi Endo
    • Organizer
      12th Joint MMM/Intermag Conference
    • Place of Presentation
      シカゴ(米国)
  • [Presentation] 高周波磁気力顕微鏡の開発

    • Author(s)
      遠藤 恭
    • Organizer
      第188回日本磁気学会研究会 「高周波電磁界活用の最前線」
    • Place of Presentation
      中央大駿河台記念館(東京)
    • Invited

URL: 

Published: 2014-07-24  

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