| 研究課題/領域番号 |
21H04565
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分21:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
能崎 幸雄 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30304760)
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| 研究分担者 |
松尾 衛 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 客員研究員 (80581090)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
43,420千円 (直接経費: 33,400千円、間接経費: 10,020千円)
2023年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
2022年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
2021年度: 26,910千円 (直接経費: 20,700千円、間接経費: 6,210千円)
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| キーワード | 磁気回転効果 / スピントロニクス / 角運動量変換 / 表面弾性波 / スピン流 / スピン渦度結合 / スピン波 / 磁気弾性波 / スピン回転結合 / スピン角運動量 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
物質の磁気に関する根源的な問いから発見された磁気回転効果は、力学的回転と電子の軌道・スピン角運動量が可換であることを示唆しており、ナノメカトロニクス(力学)とスピントロニクス(電気・磁気)を融合する重要な鍵として注目を集めている。申請者らは、格子点がGHz帯で超高速に回転するフォノンの局所角運動量から、磁気を生み出すことに世界で初めて成功し、磁気回転効果の固体デバイス応用を目指している。本研究では、薄膜試料の磁気から音波を生み出す逆変換を実証し、デバイス化に不可欠な磁気と音波の双方向変換を実現する。さらに、磁気回転効果の素過程に関する未解明問題に挑戦し、磁気回転効果を最大化する要件を解明する。
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| 研究成果の概要 |
力学とスピン輸送が交差したスピンメカトロニクス現象が注目を集めている。そこでミクロな系とマクロな系のマルチスケール角運動量変換の物理解明に挑戦した。まず、磁性体を伝搬する表面弾性波の位相シフトから、格子回転と電子スピンの角運動量変換効率の定量に成功した。また、回転―電子スピン変換の高効率化に向けた強磁性絶縁膜の高品質エピタキシャル成長に成功した。さらに、格子回転や電子の渦度と電子スピンの結合がスピン軌道相互作用(SOI)の符号に依存しないことを発見し、回転する力学系に依らない磁気回転効果の普遍性を確かめた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
磁気回転効果による表面弾性波の位相シフト現象は、力学的回転から磁気、磁気から力学的回転が重畳した二次相互作用であり、本研究により位相シフト量を定量することにより、これまで実証が難しかった磁気から力学的回転への変換とその効率を初めて明らかにすることができた。また、ミクロな系とマクロな系のマルチスケール角運動量変換がSOIにロバストであることを確かめたことは、磁気回転効果が様々な材料で発現することを示唆している。このように磁気回転効果のデバイス実装を現実的にした意義は大きい。
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