金属強磁性ナノワイヤーにおける磁壁電流駆動の観測

• 研究課題/領域番号: 17H04795
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ナノ構造物理
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 山田 啓介 岐阜大学, 工学部, 助教 (50721792)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 26,650千円 (直接経費: 20,500千円、間接経費: 6,150千円); 2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2017年度: 23,530千円 (直接経費: 18,100千円、間接経費: 5,430千円)
• キーワード: 磁性ワイヤー / 磁壁 / 磁化反転 / 磁区 / スピントロニクス / 磁性 / マイクロ・ナノデバイス / 磁性ナノワイヤー / 磁壁移動 / スピンエレクトロニクス

研究成果の概要

本研究では、円柱形状を有する金属強磁性ナノワイヤーの磁気特性の評価と電気電伝導特性評価を目的に研究を行った。本研究では、(1) 磁性ナノワイヤーのアスペクト比における磁気特性変化の解明、(2)強磁性/非磁性/強磁性の三層構造を有する磁性ワイヤーにおける磁化反転挙動の解明、(3) 単一磁性ナノワイヤーにおける磁気抵抗効果の観測とその磁区形成の解明、に関して成果を得ることができた。
その他の研究として (4) 酸化物磁性ナノ粒子薄膜のおける微細構造と磁気物性の相関解明、(5) 数値計算を用いた磁化構造解析と外場によるスピンダイナミクスの解明、に関して成果を得ることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果の学術的意義は、円柱形の磁性ワイヤーにおける結晶構造と磁気特性の相関を明らかにし、また数値計算を用いることで、磁性ワイヤーにおける磁化反転挙動における磁区生成や磁壁移動について明らかにすることができたことである。社会的意義としては、磁性ワイヤーを用いた次世代磁気メモリや磁気センサの応用開発への基盤となる研究を実施できた点である。

研究成果

• [雑誌論文] Reduction of the switching current in perpendicularly magnetized nanomagnets using an antiferromagnetic coupling structure (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamada Keisuke、Kubota Keisuke、Nakatani Yoshinobu
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 127 号: 13
  • DOI: 10.1063/5.0005472
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced antiferromagnetic resonance linewidth in NiO/Pt and NiO/Pd (2020)
  • 著者名/発表者名: Moriyama Takahiro、Hayashi Kensuke、Yamada Keisuke、Shima Mutsuhiro、Ohya Yutaka、Tserkovnyak Yaroslav、Ono Teruo
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 101 号: 6 ページ: 060402-060402
  • DOI: 10.1103/physrevb.101.060402
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Magnetic Scattering in Ni Wires Fabricated on Ferroelectric LiNbO3 Substrate for Magnetic Sensor Application (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryo Nakamura, Shunya Saegusa, Satoru Suzuki, Aiko Nakao, Yuichi Utsumi, Takuo Ohkochi, Masaki Oura, Yukako Takizawa, Tsunemasa Saiki, Taekhyeon Lee, Kab-Jin Kim, Keisuke Yamada, Takeshi Ogasawara, and Akinobu Yamaguchi
  • 雑誌名: Sensors and Materials 巻: 31 号: 10 ページ: 3007
  • DOI: 10.18494/SAM.2019.2494
  • ISSN: 0914-4935, 2435-0869
  • 年月日: 2019-10-18
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Switching of Skyrmion chirality by local heating (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakatani Yoshinobu、Yamada Keisuke、Hirohata Atsufumi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 13-475
  • DOI: 10.1038/s41598-019-49875-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Intrinsic and extrinsic antiferromagnetic damping in NiO (2019)
  • 著者名/発表者名: Moriyama Takahiro、Hayashi Kensuke、Yamada Keisuke、Shima Mutsuhiro、Ohya Yutaka、Ono Teruo
  • 雑誌名: Physical Review Materials 巻: 3 号: 5 ページ: 051402-051402
  • DOI: 10.1103/physrevmaterials.3.051402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of Longitudinal Spin Seebeck Voltage in YIG Films Chemically Prepared by Co-Precipitation and Spin Coating (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamada Keisuke、Kurokawa Yuichiro、Kogiso Kazuma、Yuasa Hiromi、Shima Mutsuhiro
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics 巻: 55 号: 2 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1109/tmag.2018.2865199
  • 査読あり
• [雑誌論文] The study in magnetization reversal of stripe domain structure in Ni wires fabricated on a LiNbO3 substrate (2019)
  • 著者名/発表者名: Akinobu Yamaguchi, Keisuke Yamada, Aiko Nakao, Tsunemasa Saiki, Yuichi Utsumi, and Takeshi Ogasawara
  • 雑誌名: IEEE Transaction on Magnetics 巻: 55 号: 2 ページ: 25004004-25004004
  • DOI: 10.1109/tmag.2018.2874629
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of the Dzyaloshinskii?Moriya interaction on the topological Hall effect in crossed nanowires (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanabe Kenji、Yamada Keisuke
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 11 号: 11 ページ: 113003-113003
  • DOI: 10.7567/apex.11.113003
  • NAID: 210000136402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic domain wall motion in anti-ferromagnetic nanowires induced by sloped electric field (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamada Keisuke、Kubota Keisuke、Nakatani Yoshinobu
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 11 号: 11 ページ: 113001-113001
  • DOI: 10.7567/apex.11.113001
  • NAID: 210000136400
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The effects of Al/Fe ratio on the magnetic and fluorescence properties of (Yb,Gd)3(Sc,Al,Fe)5O12 garnet (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamada Keisuke、Kondo Shingo、Shima Mutsuhiro
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 57 号: 9 ページ: 093001-093001
  • DOI: 10.7567/jjap.57.093001
  • NAID: 210000149628
  • 査読あり
• [学会発表] Change of damping constant with microstructure in nanocrystalline YIG thin films on Si substrate (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Yamada, K. Kogiso, Y. Shiota, T. Moriyama, T. Ono, and M. Shima
  • 学会等名: 10th Joint European Magnetic Symposia
  • 国際学会
• [学会発表] Magnetization Reversal in Ni/Cu/Ni Cylindrical Nanowires (2019)
  • 著者名/発表者名: M. Kikuchi, K. Yamada, Y. Nakatani, and M. Shima
  • 学会等名: ICMaSS 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 多結晶ガーネット薄膜のスピンゼーベック電圧とギルバートダンピング定数の相関の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 正木信也, 山本幹也，伊藤将慶，山田啓介, 黒川雄一郎, 塩田陽一, 森山貴広, 小野輝男, 湯浅裕美, 嶋睦宏
  • 学会等名: 第43回 日本磁気学会・学術講演会
• [学会発表] 多結晶YIG薄膜におけるスピンゼーベック電圧と損失定数の相関解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 正木信也, 山田啓介, 黒川雄一郎, 塩田陽一, 森山貴広, 小野輝男, 湯浅裕美, 嶋睦宏
  • 学会等名: 第80回・応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] Magnetization reversal and helical domain wall formation in Ni/Cu/Ni cylindrical nanowires. (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Yamada, M. Kikuchi, Y. Nakatani, and M. Shima
  • 学会等名: 9th Joint European Magnetic Symposia
  • 国際学会
• [学会発表] Observation of Longitudinal Spin Seebeck Voltage in Chemically Synthesized Y3Fe5O12 Films. (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Yamada, Y. Kurokawa, K. Kogiso, H. Yuasa and M. Shima
  • 学会等名: 21th International Conference on Magnetism
  • 国際学会
• [学会発表] 非磁性Cu層がNi/Cu/Niナノ細線の磁化反転挙動に及ぼす影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 菊池真由，山田啓介，仲谷栄伸，嶋睦宏
  • 学会等名: 第79回・応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] Fabrication and Magnetic Behavior of Ni Magnetic Nanowire Arrays (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Azizan, K. Yamada, M. Shima
  • 学会等名: International Conference on Materials and Systems for Sustainability
  • 国際学会
• [学会発表] Electrochemical Synthesis of Ni Magnetic Wire Arrays (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Azizan, K. Yamada, M. Shima
  • 学会等名: 第78回・応用物理学会秋季学術講演会