2023 Fiscal Year Annual Research Report
Polarization control of spin wave spin current and its device application
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22H01936
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
塩田 陽一 京都大学, 化学研究所, 准教授 (70738070)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荒川 智紀 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (00706757)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / スピン波 / マグノン / 人工反強磁性体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁性体中を伝搬するスピン波はスピン流の担い手になりえることが知られており、このスピン波スピン流は伝導電子スピン流に比べて散逸の小さい伝搬方法である。反強磁性体におけるスピン波は強磁性体にはない回転極性を有するため、スピン波スピン流に「偏光」制御という新たな自由度を追加できることが理論的に提案されおり、実現が期待されている。しかし、これまで反強磁性体における磁化制御の困難さから実験的な実証は手付かずであった。そこで、本研究では反強磁性体に比べて交換結合の弱い人工反強磁性体に着目した。
昨年度はスパッタ製膜したCo/Ni多層膜を磁性層に持つ垂直磁化人工反強磁性体において、円偏波マイクロ波を発生させることができるストリップ導波路を用いることで、磁気共鳴の回転極性を直接計測することに成功した。本年度は、ナノメートルスケールの微細加工を施し伝搬マグノンの回転極性を検出・制御することに成功した。具体的には、人工反強磁性体の細線にマグノン励起アンテナおよびアンテナから数um離れた位置にホール電圧測定用の端子を作製する。マグノンの回転極性はアンテナに入力する励起周波数によって選択的に励起し、ホールクロスに到達したマグノンを逆スピンホール電圧によって検出する。その時、人工反強磁性体の上下を同符号のスピンホール角を持つPtで挟んだ構造を用いることで、マグノンの回転極性を逆スピンホール電圧の符号で検出できるに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
伝搬するマグノンにおいて反強磁性共鳴モードの回転極性を直接計測することに成功し、順調に研究を進められている。
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| Strategy for Future Research Activity |
強磁性金属を用いた垂直磁化膜では磁気ダンピング定数（スピン波の散逸）が大きい事から伝搬長が数μmと非常に短く、伝搬スピン波の回転極性を制御するのは難しい事がわかってきた。そこで本年度は強磁性金属より磁気ダンピング定数が小さいことが期待される強磁性絶縁体のイットリウム鉄ガーネット（YIG）に着目し、YIGの垂直磁化膜の作製を行う。そうすることでより低散逸なスピン波の回転極性を活かした研究を実施する。
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