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準周期構造を利用したトポロジカルスピン波デバイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K04881
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 ナノ構造物理
研究機関福岡大学

研究代表者

中山 和之  福岡大学, 理学部, 助教 (80602721)

研究分担者 冨田 知志  東北大学, 理学研究科, 助教 (90360594)
研究協力者 眞砂 卓史  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードメタマテリアル / スピン波 / 準周期 / トポロジー / スピントロニクス / スピンデバイス / 量子エレクトロニクス
研究成果の概要

準周期構造を持つマグノニック結晶を用いたスピン波の伝播特性を研究した。パーマロイ・ニッケルを材料として、ストライプ・グレーテング構造についてLLG方程式を数値的に解き、バンド構造及び固有モードの解析を行った。異なる準周期配列を連結させた準周期マグノニック結晶の境界面に局在状態が出現するという興味深い構造を見出した。
スピン波の特性を評価をするには、CPWアンテナを用いたSパラメータ測定法について検討する必要がある。そこでスピン波検出で用いられるアンテナの構造特性について実験的・数値的研究を行った。結果としてアンテナ幅によってスピン波の非相反性が制御可能であるという興味深い知見が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、スピン流を利用した情報処理機能デバイスの開発や超省電力情報伝送技術の開発が活発である。特にマグノンを利用したスピン波スピン流は、電子の流れを伴わず発熱を抑えることができるため、超省エネ技術の基盤研究として注目を集めている。本研究によって強磁性膜の質や人工構造体の作製精度に対する制約の少ない、スピン波デバイスの実現に向けた基盤技術を提供し、スピントロニクス、マグノニクスなど、スピン波を利用する幅広い研究分野への波及効果を与えることが期待される。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Dependence of non-reciprocity in spin wave excitation on antenna configuration2018

    • 著者名/発表者名
      Shibata Koji、Kasahara Kenji、Nakayama Kazuyuki、Kruglyak Volodymyr V.、Aziz Mustafa M.、Manago Takashi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 124 号: 24 ページ: 243901-243901

    • DOI

      10.1063/1.5068722

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microwave Spectroscopy of a Single Permalloy Chiral Metamolecule on a Coplanar Waveguide2018

    • 著者名/発表者名
      Kodama Toshiyuki、Kusanagi Yusaku、Okamoto Satoshi、Kikuchi Nobuaki、Kitakami Osamu、Tomita Satoshi、Hosoito Nobuyoshi、Yanagi Hisao
    • 雑誌名

      Physical Review Applied

      巻: 9 号: 5

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.9.054025

    • NAID

      120006478565

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Properties of Fibonacci-Modulated Fe-Au Multilayer Metamaterials2017

    • 著者名/発表者名
      Tomomi Suwa, Satoshi Tomita*, Nobuyoshi Hosoito and Hisao Yanagi
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 10 号: 10 ページ: 1209-1209

    • DOI

      10.3390/ma10101209

    • NAID

      120006537384

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Spin-wave Localization with Quasi-periodic Magnonic Metamaterials2018

    • 著者名/発表者名
      K. Nakayama, S. Tomita, R. Kawasaki, K. Kasahara, N. Hosoito, H. Yanagi, and T. Manago
    • 学会等名
      Metamaterials'2018 (Espoo, Finland)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 準周期接合界面におけるマグノン状態の研究2018

    • 著者名/発表者名
      中山和之, 冨田知志, 川崎連, 笠原健司, 細糸信好, 柳久雄, 眞砂 卓史
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] コプレーナ線路を用いたPy/Ag/Bi三層膜の強磁性共鳴2018

    • 著者名/発表者名
      川崎連、妹尾駿一、岡本聡、菊池伸明、北上修、冨田知志、細糸信好、柳久雄
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 準周期グレーティングによる静磁表面波の局在化2018

    • 著者名/発表者名
      中山 和之、冨田 知志、川崎 連、笠原 健司、細糸 信好、柳 久雄、眞砂 卓史
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁性体準周期グレーティング構造の作製とスピン波測定2018

    • 著者名/発表者名
      川崎 連、中山 和之、冨田 知志、笠原 健司、眞砂 卓史、細糸 信好、柳 久雄
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] フィボナッチ格子を持つマグノニック結晶のスピン波特性2017

    • 著者名/発表者名
      中山 和之、冨田 知志、笠原 健司、諏訪 智巳、細糸 信好、柳 久雄、眞砂 卓史
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 準周期磁気構造体を利用したスピン波制御2017

    • 著者名/発表者名
      中山和之, 冨田知志, 笠原健司, 児玉俊之, 細糸信好, 柳久雄, 眞砂卓
    • 学会等名
      日本物理学会 第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [図書] 磁性材料・部品の最新開発事例と応用技術2018

    • 著者名/発表者名
      中山和之 (分担執筆)
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861047053
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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