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Spin injection in antiferromagnet using spin vorticity coupling

Research Project

Project/Area Number 19K23588
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 0402:Nano/micro science, applied condensed matter physics, applied physics and engineering, and related fields
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

YAMANOI KAZUTO  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 助教 (20847777)

Project Period (FY) 2019-08-30 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsスピントロニクス / スピンダイナミクス / ジスプロシウム / スピン注入 / 反強磁性体 / 反強磁性 / 磁化相転移 / スピン流 / スピン渦度結合 / 表面弾性波
Outline of Research at the Start

本研究では、近年、発見されたスピン角運動量保存則に基づき巨視的な回転運動からスピン流を生み出すスピン渦度結合と次世代スピントロニクス材料の有力候補である反強磁性体を組み合わせることにより、これまでに実現が困難だった反強磁性体からの非熱的スピン流生成を世界に先駆けて実験実証し、反強磁性体のスピントロニクス応用におけるブレークスルー技術の創成を目指す。

Outline of Final Research Achievements

In this research, we have study a non-thermal spin injection in antiferromagnetic Dy using spin-vorticity coupling(SVC).
(a)We succeeded the fabricate for a high-quality Dy film by optimizing the deposition conditions. (b)We demonstrated the non-linear change of the spin-pumping effect in a Dy/NiFe bi-layer using a temperature-induced magnetic phase transition of Dy.(c)Since the surface acoustic wave was suppressed by Dy film, the SVC could not be observed. As a solution to these problems, we succeeded in a thinner Dy film.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

反強磁性体はデバイス応用上、多くの優れた特性を有しており、次世代デバイスの要素材料として注目されている。本研究では目標としていたスピン渦度結合を用いた反強磁性スピン注入の観測はできなかったが、常磁性、強磁性、反強磁性状態が温度によって発現するジスプロシウム(Dy)薄膜の成膜、更にスピンポンピング効果によるスピン注入に成功した。その結果、他の磁気状態に比べて反強磁性-Dyでは強いスピンポンピング効果の抑制が観測され、反強磁性-Dyにて長距離なスピン伝搬が実現されている可能性を示した。今回得られた成果は、Dy薄膜が反強磁性スピントロニクスデバイスの材料として有用であることを示すことができた。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report

Research Products

(9 results)

All 2021 2020 Other

All Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Presentation] 磁気相転移を用いたDy 薄膜のスピン輸送特性の変調2021

    • Author(s)
      山野井 一人, 榊原 有理, 能崎 幸雄
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Dy 薄膜の逆スピンホール効果の温度依存性2021

    • Author(s)
      榊原有理, 山野井一人, 能崎幸雄
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Modulation of spin sink efficiency using magnetic phase transition of NiFe/Dy system2020

    • Author(s)
      K. Yamanoi, Y. Sakakibara, J. Fujimoto, M. Matsuo and Y. Nozaki
    • Organizer
      Magnetism and Magnetic Materials conference 2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 磁気相転移に伴うDy/NiFe 2層膜のスピン吸収効率の変化2020

    • Author(s)
      山野井 一人, 榊原有理, 藤本純治, 松尾衛, 能崎幸雄
    • Organizer
      第44回日本磁気学会学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 熱励起スピン流を用いたDy 薄膜のスピンホール電圧測定2020

    • Author(s)
      榊原有理, 山野井一人, 能崎幸雄
    • Organizer
      第44回日本磁気学会学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] スピンポンピング効果を用いて測定した横スピン感受率の温度依存性2020

    • Author(s)
      山野井 一人, 榊原 有理, 能崎 幸雄
    • Organizer
      日本物理学会2020年秋季大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] NiFe/Dy 多層膜における有効ギルバート定数の温度依存性2020

    • Author(s)
      山野井 一人, 榊原 有理, 能崎 幸雄
    • Organizer
      スピン連携ネットワーク若手オンライン研究発表会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] NiFe/Dy 二層膜における実効的ギルバート定数の温度依存性2020

    • Author(s)
      山野井一人、榊原有理、能崎幸雄
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Remarks] 慶應義塾大学理工学部物理学科 能崎研究室 ホームページ

    • URL

      http://www.phys.keio.ac.jp/guidance/labs/nozaki/publication.html

    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2019-09-03   Modified: 2022-01-27  

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