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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

研究課題

研究課題/領域番号 17J09702
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関九州大学

研究代表者

牙 暁瑞  九州大学, システム情報科学府, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2019年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードスピン波 / マイクロマグネティックス
研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Micromagnetic Simulation of Voltage-Induced Spin Wave Resonance Properties in Ferromagnetic Nanowires with Perpendicular Anisotropy2020

    • 著者名/発表者名
      X. Ya, R. Imai, T. Tanaka and K. Matsuyama
    • 雑誌名

      Journal of the Magnetics Society of Japan

      巻: 44 号: 2 ページ: 40-44

    • DOI

      10.3379/msjmag.2003R004

    • NAID

      130007804723

    • ISSN
      1882-2924, 1882-2932
    • 年月日
      2020-03-01
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical analysis of the spin dynamics in bilayer nanodots with interlayer antiferromagnetic coupling2019

    • 著者名/発表者名
      X. Ya, M. Fukuzono, T. Tanaka, and K. Matsuyama
    • 雑誌名

      AIP Advances 9, 125217 (2019)

      巻: 9 号: 12

    • DOI

      10.1063/1.5097849

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 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

    • 著者名/発表者名
      牙 暁瑞、福園舞桜、田中輝光、松山公秀
    • 雑誌名

      信学技報IEICE Technical Report

      巻: 117 ページ: 19-23

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Standing spin wave resonant properties of spin-twist structure in exchange coupled2017

    • 著者名/発表者名
      X. Ya, T. Tanaka, and K. Matsuyama
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 7 号: 5 ページ: 056028-056028

    • DOI

      10.1063/1.4977771

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      牙 暁瑞,秋光果奈,田中輝光,松山公秀
    • 学会等名
      日本磁気学会 第43回学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      秋光果奈, 牙 暁瑞, 田中輝光, 松山公秀
    • 学会等名
      日本磁気学会 第43回学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Spin wave resonance properties of strips with four fold in-plane magnetic anisotropy2018

    • 著者名/発表者名
      R. Akimitsu, X. Ya, T. Tanaka and K. Matsuyama
    • 学会等名
      第28回 日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] On chip measurements of spin wave resonance properties in perpendicularly magnetized micro-strips2018

    • 著者名/発表者名
      M. Fukuzono, X. Ya, T. Tanaka and K. Matsuyama
    • 学会等名
      第28回 日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      秋光果奈, 牙 暁瑞, 福園舞桜, 田中輝光, 松山公秀
    • 学会等名
      第71回電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      牙 暁瑞, 福園舞桜, 秋光果奈, 田中輝光, 松山公秀
    • 学会等名
      第71回電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      福園舞桜, 牙 暁瑞, 秋光果奈, 田中輝光, 松山公秀
    • 学会等名
      第71回電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 垂直磁化細線における電圧励起スピン波の共鳴特性2018

    • 著者名/発表者名
      牙 暁瑞, 福園舞桜, 秋光果奈, 田中輝光, 松山公秀
    • 学会等名
      日本磁気学会 第42回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      秋光果奈, 牙 暁瑞, 福園舞桜, 田中輝光, 松山公秀
    • 学会等名
      日本磁気学会 第42回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 反強磁性交換結合膜における共鳴特性の数値解析2018

    • 著者名/発表者名
      福園舞桜, 牙 暁瑞, 秋光果奈, 田中輝光, 松山公秀
    • 学会等名
      日本磁気学会 第42回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      牙 暁瑞、福園舞桜、田中輝光、松山公秀
    • 学会等名
      電子情報通信学会 磁気記録・情報ストレージ(MR)研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] The numerical analysis of standing spin wave configurations controlled with a domain wall in nanowires2017

    • 著者名/発表者名
      Xiaorui Ya, Mao Fukuzono, Terumitsu Tanaka, Kimihide Matsuyama
    • 学会等名
      日本磁気学会 第41回学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Numerical analysis on spin dynamics in multilayer nanodots with interlayer antiferromagnetic coupling2017

    • 著者名/発表者名
      Xiaorui Ya, Terumitsu Tanaka, Kimihide Matsuyama
    • 学会等名
      IEEE International Magnetics Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Controlling of voltage-induced spin wave resonance properties in ferromagnetic nanowires with perpendicular anisotropy2017

    • 著者名/発表者名
      Xiaorui Ya, Terumitsu Tanaka, Kimihide Matsuyama
    • 学会等名
      IEEE International Magnetics Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 九州大学 電子デバイス研究室

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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