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テラヘルツ波帯域に迫るスピン注入発振の実証

研究課題

研究課題/領域番号 16K14244
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関東北大学

研究代表者

水上 成美  東北大学, 材料科学高等研究所, 教授 (00339269)

研究分担者 鈴木 和也  東北大学, 材料科学高等研究所, 助教 (20734297)
連携研究者 久保田 均  産業技術総合研究所, スピントロニクス研究センター, 総括研究主幹 (30261605)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードスピントロニクス / テラヘルツ波 / スピントルクダイオード / スピンルク発振素子 / マンガン合金 / スピン注入発振 / テラヘルツ / 磁気トンネル接合
研究成果の概要

ナノスケールの磁気抵抗素子に電流を流すと、スピン注入効果により磁性体の磁化の自励歳差運動が生じる。これをスピン注入発振と呼ぶ。本研究では、テラヘルツ波帯域の磁化歳差周波数に加え小さい磁気の摩擦を示す独自のマンガン系磁性体、ならびにその極薄膜形成技術を素子に応用することで、テラヘルツ波帯域に迫る0.1 THzのスピン注入発振を実証することを目指した。
テラヘルツ波帯域に迫る、70 GHzを越える帯域における整流効果(いわゆるスピントルクダイオード効果)を示す素子の実証に世界に先駆けて成功した。さらに発振素子実現へ向けた素子作製とそのナノスケール微細加工を行い、目的達成への知見を得た。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 6件、 招待講演 7件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Tunnel magnetoresistance in ultrathin L10 MnGa/MgO perpendicular magnetic tunnel junctions2018

    • 著者名/発表者名
      Suzuki K Z、Miura Y、Ranjbar R、Sugihara A、Mizukami S
    • 雑誌名

      Journal of Physics D: Applied Physics

      巻: 51 号: 23 ページ: 235001-235001

    • DOI

      10.1088/1361-6463/aac00d

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Perpendicular magnetic tunnel junctions with Mn-modified ultrathin MnGa layer2018

    • 著者名/発表者名
      Suzuki K. Z.、Miura Y.、Ranjbar R.、Bainsla L.、Ono A.、Sasaki Y.、Mizukami S.
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 112 号: 6 ページ: 062402-062402

    • DOI

      10.1063/1.5002616

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Current-induced switching in CoGa/ L_10 MnGa/(CoGa)/Pt structure with different thicknesses2018

    • 著者名/発表者名
      Ranjbar R.、Suzuki K.Z.、Mizukami S.
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 456 ページ: 22-30

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2018.02.007

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrathin films of polycrystalline MnGa alloy with perpendicular magnetic anisotropy2017

    • 著者名/発表者名
      Atsuo Ono, Kazuya Z. Suzuki, Atsushi Sugihara, and Shigemi Mizukami
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 10 号: 2 ページ: 023005-023005

    • DOI

      10.7567/apex.10.023005

    • NAID

      210000135758

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Thickness Dependence of Structure and Magnetic Properties of Cubic and Tetragonal Huesler Alloy Bilayer Films2017

    • 著者名/発表者名
      R. Ranjbar, K. Z. Suzuki, A. Sugihara, Y. Ando, T. Miyazaki, and S. Mizukami
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 433 ページ: 195-201

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2017.03.018

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Nano-layered structure based on TM-Ga (TM = Mn,Co) alloys2018

    • 著者名/発表者名
      Shigemi Mizukami
    • 学会等名
      Tohoku-Purdue Workshop on Novel Spintronics Physics and Materials for Future Infomation Processing
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高垂直磁気異方性と低ダンピング定数を示すマンガン合金ナノ薄膜2018

    • 著者名/発表者名
      水上成美
    • 学会等名
      科学研究費・基盤研究 (S) 成果報告会; 規則合金スピントロニクス材料の新展開
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 極薄MnGa電極を用いた垂直磁気トンネル接合のMnGa膜厚依存性2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木 和也、Reza Ranjbar、杉原 敦、水上 成美
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] MnGa polycrystalline ultrathin films with perpendicular magnetic anisotropy prepared on thermally-oxidized Si substrate2017

    • 著者名/発表者名
      小野 敦央、鈴木 和也、Ranjbar Reza、水上 成美
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Recent research progress on MnGa alloy nano-layer for spintronics2017

    • 著者名/発表者名
      Shigemi Mizukami and Kazuya Suzuki
    • 学会等名
      15th RIEC International Workshop on Spintronics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Observation of Over 70 GHz of Spin Torque Diode Effect Using MnGa/Fe Based Spin Torque Oscillator2017

    • 著者名/発表者名
      K. Mizunuma, S. Tsunegi, M. Yoshimura, M. Sato, K. Suzuki, Y. Kono, H. Wado, S. Tamaru, H. Kubota, A. Fukushima, and S. Mizukami
    • 学会等名
      62nd Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials (MMM)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Manganese-based Spintronics (Plenary)2017

    • 著者名/発表者名
      Shigemi Mizukami
    • 学会等名
      International Conference of Frontiers in Materials Science (FMS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] NANO-LAYER OF TETRAGONAL Mn-BASED ALLOYS FOR MRAM APPLICATIONS2017

    • 著者名/発表者名
      Shigemi Mizukami and Kazuya Suzuki
    • 学会等名
      IEEE the 28th Magnetic Recording Conference (TMRC2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Sub-THz magnetization precession and damping for manganese alloy ultrathin films2016

    • 著者名/発表者名
      Shigemi Mizukami
    • 学会等名
      4th JSPS Core-to-Core Workshop on “New-Concept Spintronics Devices”
    • 発表場所
      Tohoku Univ
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mn系垂直磁化薄膜-スピントロニクスデバイスへの応用と課題2016

    • 著者名/発表者名
      水上成美、鈴木和也
    • 学会等名
      第208回研究会/第56回化合物新磁性材料専門研究会「スピントロニクスにおける次世代材料開発」
    • 発表場所
      中央大学,東京
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 水上研究室ホームページ

    • URL

      https://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp//mizukami_lab/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] Mizukami Lab.

    • URL

      http://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/mizukami_lab/

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2019-03-29  

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