2015 Fiscal Year Annual Research Report
メタ磁性転移物質を舞台とした磁気界面マグノン変換と伝播・位相制御
Publicly Offered Research
| Project Area | nano spin conversion science |
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| Project/Area Number |
15H01014
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
谷山 智康 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 准教授 (10302960)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 磁性 / スピンエレクトロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スピン波（マグノン）はマイクロ波交流磁場等の外部摂動により生成され磁気緩和を伴いながら強磁性体中を伝播する。このスピン波の伝播経路に反強磁性体が挿入され強磁性/反強磁性界面が形成されると、強磁性スピン波の一部は界面での交換結合により反強磁性スピン波に変換されると推測される。しかしながら、この強磁性/反強磁性界面でのマグノンの変換と伝播に関する物理機構は未解明である。本研究では、強磁性/反強磁性界面でのマグノン変換に関する学理の解明を目的としている。
上記の目的を達成するためにH27年度は、高品質のFeRh規則合金エピタキシャル薄膜を成長し、スピン波の生成と検出を行った。具体的には、静磁表面弾性スピン波をベクトルネットワークアナライザーを用いて生成し、S21パラメータの計測を通して、スピン波伝送特性を評価した。その結果、20マイクロメートル以上の長距離に渡りスピン波の伝播を観測することに成功した。また、電界印加により局所歪みを誘起し強磁性/反強磁性界面をFeRh細線に形成するために、FeRh/強誘電体BaTiO3ヘテロ構造における磁気秩序の電界効果を調査した。その結果、電界印加に伴ってBaTiO3の強誘電ドメイン構造がa-ドメインからc-ドメインに変化し界面圧縮歪みが誘起されることで、強磁性状態のFeRhの保磁力が50%以上減少することを見出した。以上により、FeRhにおけるスピン波計測、電界誘起強磁性/反強磁性界面形成の技術基盤が確立された。また、反強磁性-強磁性メタ磁性転移温度を制御するために、多元合金試料作製用のアーク溶解炉を設置し、薄膜成長を開始している。さらに、領域内での国内共同研究による強磁性Fe3Si/反強磁性FeRh界面の形成、国際共同研究によるイオンビームを用いた強磁性FeRh/反強磁性FeRh界面の形成にも着手している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初計画に記載のFeRh規則合金における強磁性スピン波の生成と検出、FeRh合金の磁気転移温度制御のための第3元素置換について予定通り進捗しており、また、H28年度に予定していた強磁性/反強磁性界面形成のためのFeRh合金の磁気転移の電界制御に関しても、予定を前倒しして実施し、FeRhの反強磁性状態が界面圧縮歪みにより安定化されることを見出した。本成果により、MMM/Internmag 2016 Joint ConferenceでBest Poster Awardを受賞してる。さらに、当初予定していなかった国内、国際共同研究も開始している。そのため、上記の達成度と自己評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
H27年度までに得られた電界による磁気秩序制御技術と第3元素置換による磁気転移温度の制御に関す知見を更に深化させる。これにより電界で強磁性/反強磁性FeRh界面を形成し、界面を介したスピン波の透過特性の計測を可能にする。加えて、H27年度後半に開始した国内、国際共同研究により実現される強磁性/反強磁性FeRh界面でのスピン波透過特性の評価を併せて実施することで、強磁性/反強磁性界面を介して伝播するスピン波の変換の物理を統一的に理解し、本研究を総括する。
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