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交換結合膜を利用したスピン波デバイスに関する研究

Research Project

Project/Area Number 17J09702
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

牙 暁瑞  九州大学, システム情報科学府, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2019: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsスピン波 / マイクロマグネティックス
Outline of Annual Research Achievements

該当年度は磁性細線におけるスピン波共鳴実験を主として行っている。スピン波導波路として一般に用いられる軟磁性体は細線状に形状を加工すると長軸方向に形状磁気異方性を示すためスピン波検出が容易なMSSWモードの伝搬には細線短軸方向に磁化を揃えるためのバイアス磁界を要する。本研究ではバイアス磁界を印加しない状態においてもMSSWモードのスピン波励起を可能にするために磁性体に4回対称性を示す結晶磁気異方性を付与することに成功し、ゼロバイアス時にMSSWモードと推察されるスピン波共鳴を観測し、その周波数が十数GHzという比較的高い値であることを確認している。さらに、スピン波励起源を細線の両端に設置してスピン波の干渉特性を評価した結果、二つの入力信号に位相差を加えると細線中央に設置した誘導検出コイルに生じる出力強度が変化することで位相比較機能や論理演算機能が実現できることを実証している。
次いで,垂直磁化膜で面内磁化膜をサンドイッチした交換結合構造薄膜では、膜厚方向に沿ったスピンの捻じれ構造が出現し、面内磁化膜部分にスピン波を局在化できることを数値解析により示した。このような構造の薄膜を微細加工したナノドットは、磁性ランダムアクセスメモリ等への応用も検討されており、基礎物理と供に応用の観点からも有用な知見が得られている。
スピン波の電圧励起現象については磁性細線の形状磁気異方性により楕円化した歳差運動によって磁化の膜面垂直方向成分に時間変化が生じ、これが垂直磁気異方性の時間変調によって増幅されてパラメトリック発振に至ることを歳差運動状態の数値解析から明らかにした。さらに,スピン波デバイスの高速動作性に係わるスピン波共鳴周波数や、省電力性に係わるスピン波励起効率に関してスピン波発生器および磁性細線の形状やサイズへの依存性を定量的に明らかにしている。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2020 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Micromagnetic Simulation of Voltage-Induced Spin Wave Resonance Properties in Ferromagnetic Nanowires with Perpendicular Anisotropy2020

    • Author(s)
      X. Ya, R. Imai, T. Tanaka and K. Matsuyama
    • Journal Title

      Journal of the Magnetics Society of Japan

      Volume: 44 Issue: 2 Pages: 40-44

    • DOI

      10.3379/msjmag.2003R004

    • NAID

      130007804723

    • ISSN
      1882-2924, 1882-2932
    • Year and Date
      2020-03-01
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Numerical analysis of the spin dynamics in bilayer nanodots with interlayer antiferromagnetic coupling2019

    • Author(s)
      X. Ya, M. Fukuzono, T. Tanaka, and K. Matsuyama
    • Journal Title

      AIP Advances 9, 125217 (2019)

      Volume: 9 Issue: 12

    • DOI

      10.1063/1.5097849

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 反強磁性結合ナノドットにおける共鳴特性の数値解析2017

    • Author(s)
      牙 暁瑞、福園舞桜、田中輝光、松山公秀
    • Journal Title

      信学技報IEICE Technical Report

      Volume: 117 Pages: 19-23

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Standing spin wave resonant properties of spin-twist structure in exchange coupled2017

    • Author(s)
      X. Ya, T. Tanaka, and K. Matsuyama
    • Journal Title

      AIP Advances

      Volume: 7 Issue: 5 Pages: 056028-056028

    • DOI

      10.1063/1.4977771

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] アスペクト比の異なる磁性細線パターンにおけるスピン波の共鳴特性2019

    • Author(s)
      牙 暁瑞,秋光果奈,田中輝光,松山公秀
    • Organizer
      日本磁気学会 第43回学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Co90Fe10薄膜における定在スピン波干渉特性とロジックデバイスへの応用2019

    • Author(s)
      秋光果奈, 牙 暁瑞, 田中輝光, 松山公秀
    • Organizer
      日本磁気学会 第43回学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Spin wave resonance properties of strips with four fold in-plane magnetic anisotropy2018

    • Author(s)
      R. Akimitsu, X. Ya, T. Tanaka and K. Matsuyama
    • Organizer
      第28回 日本MRS年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] On chip measurements of spin wave resonance properties in perpendicularly magnetized micro-strips2018

    • Author(s)
      M. Fukuzono, X. Ya, T. Tanaka and K. Matsuyama
    • Organizer
      第28回 日本MRS年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] CoFeB面内磁化薄膜の4回対称磁気異方性とスピン波共鳴特性2018

    • Author(s)
      秋光果奈, 牙 暁瑞, 福園舞桜, 田中輝光, 松山公秀
    • Organizer
      第71回電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 垂直異方性の電圧制御によるスピン波励起と共鳴特性の数値解析2018

    • Author(s)
      牙 暁瑞, 福園舞桜, 秋光果奈, 田中輝光, 松山公秀
    • Organizer
      第71回電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 反強磁性交換結合による共鳴周波数の高周波化に関する数値解析2018

    • Author(s)
      福園舞桜, 牙 暁瑞, 秋光果奈, 田中輝光, 松山公秀
    • Organizer
      第71回電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 垂直磁化細線における電圧励起スピン波の共鳴特性2018

    • Author(s)
      牙 暁瑞, 福園舞桜, 秋光果奈, 田中輝光, 松山公秀
    • Organizer
      日本磁気学会 第42回学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] CoFeB薄膜における4回対称磁気異方性とスピン波共鳴特性の実験2018

    • Author(s)
      秋光果奈, 牙 暁瑞, 福園舞桜, 田中輝光, 松山公秀
    • Organizer
      日本磁気学会 第42回学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 反強磁性交換結合膜における共鳴特性の数値解析2018

    • Author(s)
      福園舞桜, 牙 暁瑞, 秋光果奈, 田中輝光, 松山公秀
    • Organizer
      日本磁気学会 第42回学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 反強磁性結合ナノドットにおける共鳴特性の数値解析2017

    • Author(s)
      牙 暁瑞、福園舞桜、田中輝光、松山公秀
    • Organizer
      電子情報通信学会 磁気記録・情報ストレージ(MR)研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] The numerical analysis of standing spin wave configurations controlled with a domain wall in nanowires2017

    • Author(s)
      Xiaorui Ya, Mao Fukuzono, Terumitsu Tanaka, Kimihide Matsuyama
    • Organizer
      日本磁気学会 第41回学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Numerical analysis on spin dynamics in multilayer nanodots with interlayer antiferromagnetic coupling2017

    • Author(s)
      Xiaorui Ya, Terumitsu Tanaka, Kimihide Matsuyama
    • Organizer
      IEEE International Magnetics Conference 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Controlling of voltage-induced spin wave resonance properties in ferromagnetic nanowires with perpendicular anisotropy2017

    • Author(s)
      Xiaorui Ya, Terumitsu Tanaka, Kimihide Matsuyama
    • Organizer
      IEEE International Magnetics Conference 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 九州大学 電子デバイス研究室

    • URL

      http://spin.ed.kyushu-u.ac.jp/

    • Related Report
      2019 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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