原子層制御技術によるスピン波プリズムの創成

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25630148
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 安藤 裕一郎 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (50618361)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 仕幸 英治 大阪市立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90377440)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: スピントロニクス / スピン波プリズム

Research Abstract

本研究ではスピン波を分波する「スピン波プリズム」を創成する．スピン波はスネルの法則に従うという理論的予測があり，光のプリズムと同様に急峻かつ平行でない強磁性ヘテロ界面を2つ作製すれば，スピン波の分波が可能であると期待されている．本研究では結晶構造を維持した状態で磁気特性を変調する為に強磁性ホイスラー合金を用いる．申請者のシーズ技術である強磁性体の原子層制御技術を駆使し，膜面直方向に三角形状の強磁性体ヘテロ構造を作製し，世界で初めてのスピン波プリズムの動作実証を目指す．
初年度はスピン波検出の技術確立および単結晶強磁性ホイスラー合金の作製について検討した．前者についてはネットワークアナライザおよびシグナルジェネレータを用いて高周波磁界を発生させ，スピン波および強磁性共鳴を発生させた．これらをAu細線を用いて，スペクトラムアナライザーで検出したところ，誘導電流に起因する電圧信号を検出することに成功した．従って，スピン波の生成・検出技術は概ね確立されたと言える．後者についてはレーザーMBE法を用いてFe3Si薄膜を堆積したところ，薄膜の中に数マイクロメートルのドロップレットが形成され，単結晶成長することが困難だった．これは主にレーザ―強度が強い時に起こる現象である為，パワー調整機構としてアッテネーターの取り付けを行った．その結果，堆積レートのコントロールが可能となり，ドロップレットの密度の低減も可能となった．現在，エピタキシャル成長の条件探索を行っている．

Current Status of Research Progress

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

Reason

スピン波の検出技術については概ね順調に進んでいると言える．しかし，ホイスラー合金の結晶成長技術については想定していない問題に直面し，その問題解決に時間を割かれる結果となった．これらの問題については既に解決済みであるため，今後は予定どおり研究を遂行できると考えている．

Strategy for Future Research Activity

来年度は結晶成長技術の確立および傾斜基板を用いた成長技術の探索および強磁性ヘテロ界面におけるスピン波輸送特性の解明について遂行する予定である．

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

当初予定していた蒸着材料を購入する必要がなくなったため．
本年度予定していた蒸着材料の購入費用に充てる予定である．