マグノン量子凝縮の電気的制御

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25706004
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 関口 康爾 慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (00525579)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: マグノン / マグノニクス / 量子凝縮 / スピン波

Outline of Annual Research Achievements

室温における磁性絶縁体YIGのマグノン量子凝縮を観測するため、YIG試料およびマイクロ波ストリップラインとペルチェ素子構造をブリルアン散乱分光装置（BLS）レーザー系に取り込んだ。マイクロ波ストリップラインに注入するマイクロ波強度を最大で３Wに達するように、マイクロ波アンプによって入力マイクロ波を増幅し、マイクロ波照射法（パラメトリック励起）によって引き起こすマグノン数増大過程を研究した。

マグノンの量子凝縮過程において、マイクロ波で生成させたマグノンがエネルギー再安定状態に落ち込むまで数百ナノ秒の時間がかかった。多数のマグノンのエネルギー安定化すなわち量子凝縮過程を時間分解で研究するため、前年度に到達したパルス・マイクロ波励起法と同期を取ることで、BLSスペクトルの時間発展を観測した。さらに、運動量分解測定も行うため、ピンホールによる反射光分割を行い時間･波数同時分解測定を行った。この結果、運動量がマグノン分散関係で示される最安定状態に落ち込むことを実験的に確認できた。さらに熱的スピン流注入効果の測定を行ったところ、数ケルビンの温度差によるスピン流注入下では現在のところ安定に量子凝縮相を観測できていた。一方、YIGの熱安定性から数十ケルビンの温度をつけた場合の量子凝縮相では分光測定に難しさを伴い、レート方程式などの確立には至っていない。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Spin wave differential circuit for realization of thermally stable magnonic sensors (2015)
  • Author(s): T. Goto, N. Kanazawa, A. Buyandalai, H. Takagi, Y. Nakamura, S. Okajima, T. Hasegawa, A. B. Granovsky, K. Sekiguchi, C. A. Ross, and M. Inoue
  • Journal Title: Applied Physics Letters Volume: 106 Pages: 132412
  • DOI: 10.1063/1.4916989
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Forward volume spin wave propagation using 22 nm thick yttrium iron garnets. (2016)
  • Author(s): A. Banno, T. Goto, N. Kanazawa, F. Kumaoka, H. Furuta, R. Morimoto, R. Isogai, M. Onbasli, Y. Nakamura, K. Sekiguchi, C. Ross and M. Inoue
  • Organizer: MMM | INTERMAG 2016 JOINT CONFERENCE
  • Place of Presentation: San Diego (USA)
  • Year and Date: 2016-01-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Spin wave phase interference using yttrium iron garnet waveguide (2016)
  • Author(s): T. Goto, N. Kanazawa, H. Takagi, Y. Nakamura, C. Ross, A.B. Granovsky, T. Hasegawa, S. Okajima, K. Sekiguchi and M. Inoue
  • Organizer: MMM | INTERMAG 2016 JOINT CONFERENCE
  • Place of Presentation: San Diego (USA)
  • Year and Date: 2016-01-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Thermally stable spin wave differential circuit based on yttrium iron garnet. (2016)
  • Author(s): T. Goto, N. Kanazawa, Y. Nakamura, H. Takagi, S. Okajima, T. Hasegawa, A.B. Granovsky,K. Sekiguchi, C. Ross and M. Inoue
  • Organizer: MMM | INTERMAG 2016 JOINT CONFERENCE
  • Place of Presentation: San Diego (USA)
  • Year and Date: 2016-01-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Spin-interchange between electron and magnon currents (2016)
  • Author(s): K. Sekiguchi
  • Organizer: WEH-seminar on Magnonics: Spin waves connecting charges, spins and photons
  • Place of Presentation: Badhonnef (Germany)
  • Year and Date: 2016-01-08
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Spin torque modulation on backward volume spin waves (2015)
  • Author(s): N. Sato and K. Sekiguchi
  • Organizer: 4th International Workshop on Magnonics
  • Place of Presentation: Seeon Abbey (Germany)
  • Year and Date: 2015-08-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Demonstration of XNOR gate using interference of magnetostatic forward volume waves propagating in yttrium iron garnet (2015)
  • Author(s): N. Kanazawa, T. Goto, H. Takagi, Y. Nakamura, S. Okajima, T. Hasegawa, A. B. Granovsky, C. A. Ross, K. Sekiguchi, and M. Inoue
  • Organizer: 4th International Workshop on Magnonics
  • Place of Presentation: Seeon Abbey (Germany)
  • Year and Date: 2015-08-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Thermally stabilized magnonic sensors using yttrium iron garnet (2015)
  • Author(s): T. Goto, N. Kanazawa, H. Takagi, Y. Nakamura, S. Okajima, T. Hasegawa, A. B. Granovsky, K. Sekiguchi, C. A. Ross, and M. Inoue
  • Organizer: 4th International Workshop on Magnonics
  • Place of Presentation: Seeon Abbey (Germany)
  • Year and Date: 2015-08-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Spin wave differential circuit for thermally stable magnonic sensors (2015)
  • Author(s): T. Goto, N. Kanazawa, A. Buyandalai, H. Takagi, Y. Nakamura, S. Okajima, T. Hasegawa, A. B. Granovsky, K. Sekiguchi, C. A. Ross, and M. Inoue
  • Organizer: International Symposium Spin Waves 2015
  • Place of Presentation: Saint Petersburg (Russia)
  • Year and Date: 2015-06-11
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Spin wave logic operation in three-ports yttrium iron garnet waveguide (2015)
  • Author(s): N. Kanazawa, T. Goto, C. A. Ross, A. B. Granovsky, T. Hasegawa, S. Okajima, K. Sekiguchi and M. Inoue
  • Organizer: International Symposium Spin Waves 2015
  • Place of Presentation: Saint Petersburg (Russia)
  • Year and Date: 2015-06-09
  • Int'l Joint Research