2012 Fiscal Year Annual Research Report
スピン波の位相情報を利用した記憶・論理一体型情報デバイスの研究
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24360137
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
松山 公秀 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (80165919)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 輝光 九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (20423387)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | スピン波 / 磁壁 / スピンエレクトロニクス / スピンダイナミクス / マイクロマグネティクス / 垂直磁気異方性 / 並列論理演算 / 情報記録 |
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| Research Abstract |
強磁性細線中に記録された磁壁配列パターン間の高速・並列論理演算動作をスピン波により行なう革新的な情報デバイスの実現に向け,本年度は以下のような研究成果を得た.
先ず,磁壁の高密度集積性に優れた種々の垂直磁化薄膜材料を対象として材料系の探索を行なった.Co/Ni人工格子膜が,数nmオーダの超薄膜においても良好な垂直磁気異方性を示すことを示し,ナノ構造のスピン波伝播媒体として優れた適性を有することを明らかにした.垂直磁化膜を用いた動作検証実験に先立ち,パーマロイ細線によるスピン波伝送路,スピン波励起源,及び,スピン波検出器を備えた予備評価素子を微細加工技術により作製し,ベクトルネットワークアナライザを用いた伝送特性評価実験を行った.7次までのスピン波ラテラルモードの検出に成功し,各モードのスピン波共鳴周波数がマイクロマグネティクスに基づく計算機シミュレーション結果と良好な一致を示すことを明らかにした.また,スピン波伝送路上に形成した二つの励起源からの合成スピン波強度が,各スピン波の位相差により変調されることを見出し,本研究が目的とするスピン波位相を情報とする新しい情報演算の可能性を実証した.
さらに,計算機シミュレーションにより,垂直磁化細線中の磁壁とスピン波との相互作用ダイナミクスの詳細を解析した.飽和磁化500emu/cm^3,垂直磁気異方性1.6E6erg/cm^3の垂直磁化細線中に形成されるネール磁壁対をスピン波が通過する際にπradの位相差が生じ,スピン波位相情報回路におけるNOT機能として利用可能であることを明らかにした.
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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
本研究の実現に必須である超薄垂直磁化膜の成膜に成功すると供に,スピン波位相を情報とする論理演算機能の基本動作を試作素子において実証するなど,研究目的の実現に向けた要素技術が確立された.また,計算機シミュレーションにより,材料磁気特性や素子構造に関する適性条件が明確化されており,諸特性の理論的予測をふまえながら,より実素子に近い形状の素子設計が可能となっている.
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| Strategy for Future Research Activity |
今後,磁性細線への磁壁配列形成・制御技術を開発し,磁壁よるスピン波位相変化の定量的評価及び,これを利用した磁壁情報検出実験を行う.さらに,計算機シミュレーションを援用して,スピン波発生・検出器の構造,磁性細線形状,磁壁位置安定構造等の最適化を進め,複数の磁性細線にコーディングした磁壁データ間の論理演算〓作の検証実験を行う.
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
初年度においては,本研究課題で導入した設備備品群による評価実験系の立ち上げ,材料系の探索,評価素子作製及び評価等を最優先し,当初予定していた外国出張等の予算を縮減したため直接経費次年度使用額が生じている.次年度には,本格的な試作・評価実験を推進の予定であり,当該助成金の一部を材料経費,微細加工経費等として運用し,研究目標の着実な実現に供する予定である.
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[Presentation] スピン波閉じ込めによる定在スピン波共鳴検出および計算機解析2012
Author(s)
浦塚泰夫,田中輝光,曹リューウェイ,大槻一紗雄,松山公秀
Organizer
The 17th Symposium on the Physics and Application of Spin-related phenomena in Semiconductors
Place of Presentation
九州大学 稲盛財団記念館
Year and Date
2012-12-19
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