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量子計算応用のためのスピン波干渉デバイスの研究

研究課題

研究課題/領域番号 21J12725
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
審査区分 小区分21050:電気電子材料工学関連
研究機関東京大学

研究代表者

SARKER MD SHAMIM  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2021-04-28 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードマグノニクス / スピン波 / マイクロ波特性評価
研究開始時の研究の概要

Our goal is to implement the spin wave interference device in two specific application. One of them in high sensitive room temperature magnetic sensor for measuring MCG and MEG while other goal is implementing spin wave interference device for quantum calculation with active control gate on it. Preparation method of the sample has great similarities, measurement and analysis process will differ from each other.

研究実績の概要

Magnon, which is the quanta of spin waves (SWs) is the most promising candidate for post CMOS technology. Unlike CMOS, this technology is immune to Joule heating and can encode data in both amplitude and phase. However, its application has been undermined due to lack of energy efficient control mechanism of the SWs. Therefore, I have searched for a novel energy efficient SWs control mechanism. I came up with a completely new approach to control the magnon, based on the electric field induced dynamic redox reaction. I, for the first time, proposed a new type of E-filed controlled micro structured SWs device using an organic ionic polymer (PEDOT:PSS) in the Au/PEDOT:PSS/Pt/YIG multilayer. During the investigation process I also have clarified few interesting physics for static (AIP Advances, 10, 015015 (2020), IEEE Trans. on Magnetics, 58(2), 4300706 (2022), Sci. Rep. 12, 11105 (2022)) and dynamic (Appl. Phy. Lett., 117, 152403 (2020)) control of SWs.
Furthermore, I for the first time demonstrated systematic control of magnon interference using asymmetric wavevectors from two different SW modes (magnetostatic surface SWs and backward volume magnetostatic SWs) in a microstructured ferromagnetic YIG crossbar. Using this system, I tuned the wave vectors by electrical stimulus to demonstrate phase reconfigurability in the interference pattern. We prove that such a tunable interference can be used to implement reconfigurable logic gates operating between the XNOR and XOR modes by using symmetric and asymmetric interference, respectively (Sci. Rep. 13, 4872 (2023)).

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 9件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Reconfigurable magnon interference by on-chip dynamic wavelength conversion2023

    • 著者名/発表者名
      Md Shamim Sarker, Lihao Yao, Hiroyasu Yamahara, Kaijie Ma, Zhiqiang Liao, Kenyu Terao, Siyi Tang, Sankar Ganesh Ramaraj, Munetoshi Seki, Hitoshi Tabata
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1 ページ: 4872-4872

    • DOI

      10.1038/s41598-023-31607-7

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sensitivity enhancement in magnetic sensor using CoFeB/Y3Fe5O12 resonator2022

    • 著者名/発表者名
      Md Shamim Sarker, Hiroyasu Yamahara, Lihao Yao, Siyi Tang, Zhiqiang Liao, Munetoshi Seki and Hitoshi Tabata
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 11105-11105

    • DOI

      10.1038/s41598-022-15317-0

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quadstable logical stochastic resonance-based reconfigurable Boolean operation subjected to heavy noise floor2022

    • 著者名/発表者名
      Zhiqiang Liao, Kaijie Ma, Md Shamim Sarker, Hiroyasu Yamahara, Munetoshi Seki, Hitoshi Tabata
    • 雑誌名

      Results in Physics

      巻: 42 ページ: 105968-105968

    • DOI

      10.1016/j.rinp.2022.105968

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multifrequency Spin-Wave Propagation for Parallel Data Processing Using Microstructured Yttrium Iron Garnet Thin Films2022

    • 著者名/発表者名
      Sarker Md Shamim、Nakamura Shumpei、Yamahara Hiroyasu、Seki Munetoshi、Tabata Hitoshi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: 58 号: 2 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1109/tmag.2021.3087812

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Analog Annealing of Gain‐Dissipative Ising Machine Driven by Colored Gaussian Noise2022

    • 著者名/発表者名
      Liao Zhiqiang、Ma Kaijie、Sarker Md Shamim、Tang Siyi、Yamahara Hiroyasu、Seki Munetoshi、Tabata Hitoshi
    • 雑誌名

      Advanced Theory and Simulations

      巻: 5 号: 3 ページ: 2100497-2100497

    • DOI

      10.1002/adts.202100497

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase locking of ultra-low power consumption stochastic magnetic bits induced by colored noise2021

    • 著者名/発表者名
      Liao Zhiqiang、Ma Kaijie、Tang Siyi、Sarker Md Shamim、Yamahara Hiroyasu、Tabata Hitoshi
    • 雑誌名

      Chaos, Solitons & Fractals

      巻: 151 ページ: 111262-111262

    • DOI

      10.1016/j.chaos.2021.111262

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Flexoelectric nanodomains in rare-earth iron garnet thin films under strain gradient2021

    • 著者名/発表者名
      Yamahara Hiroyasu、Feng Bin、Seki Munetoshi、Adachi Masaki、Sarker Md Shamim、Takeda Takahito、Kobayashi Masaki、Ishikawa Ryo、Ikuhara Yuichi、Cho Yasuo、Tabata Hitoshi
    • 雑誌名

      Communications Materials

      巻: 2 号: 1 ページ: 95-95

    • DOI

      10.1038/s43246-021-00199-y

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Efficient spin-wave transmission in epitaxial thin films of defect spinel γ-Fe2?xAlxO32021

    • 著者名/発表者名
      Tang Siyi、Sarker Md Shamim、Ma Kaijie、Yamahara Hiroyasu、Tabata Hitoshi、Seki Munetoshi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 119 号: 8 ページ: 082402-082402

    • DOI

      10.1063/5.0060102

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of levy noise on subthreshold synchronization of spintronic stochastic neurons2021

    • 著者名/発表者名
      Liao Zhiqiang、Ma Kaijie、Tang Siyi、Shamim Sarker Md、Yamahara Hiroyasu、Tabata Hitoshi
    • 雑誌名

      Results in Physics

      巻: 27 ページ: 104475-104475

    • DOI

      10.1016/j.rinp.2021.104475

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Self-organized nanostructures in magnetic CoGa0.8Mn1.2O4 thin films fabricated by pulsed laser deposition2021

    • 著者名/発表者名
      Chen Jiaxin、Seki Munetoshi、Sarker Md Shamim、Yamahara Hiroyasu、Tabata Hitoshi
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 563 ページ: 126103-126103

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2021.126103

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Flexoelectric nanodomains in rare-earth iron garnet thin films under strain gradient2023

    • 著者名/発表者名
      山原 弘靖、Feng Bing、関 宗俊、足立 真輝、Md Shamim Sarker、武田 崇仁、小林 正起、石川 亮、幾原 雄一、長 康雄、田畑 仁
    • 学会等名
      2023年第70回応用物理学会 春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Magneto-elastic coupling and spin wave dynamics in LiNbO3/CoFeB Device2023

    • 著者名/発表者名
      Lihao Yao, Siyi Tang, Md Shamim Sarker, Haolong Zhou, Hitoshi Tabata
    • 学会等名
      2023年第70回応用物理学会 春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Phase transition of high-quality epitaxial spinel Fe3O4 to γ-Fe2O3 thin films for spin-wave propagation2023

    • 著者名/発表者名
      Siyi Tang, Md Shamim Sarker, Kaijie Ma, Hiroyasu Yamahara, Munetoshi Seki, Hitoshi Tabata
    • 学会等名
      2023年第70回応用物理学会 春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Electrically tunable magnon FET driven by dynamic redox reaction2023

    • 著者名/発表者名
      Shamim Sarker, Hiroyasu Yamahara, Kenyu Terao, Siyi Tang, Kaijie Ma, Munetoshi Seki, Hitoshi Tabata
    • 学会等名
      2023年第70回応用物理学会 春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] High-quality spinel γ-Fe2O3 epitaxial thin film grown on Nb:SrTiO3 substrate for spin-wave modulation and computation2022

    • 著者名/発表者名
      Siyi Tang, Md Shamim Sarker, Kaijie Ma, Hiroyasu Yamahara, Hitoshi Tabata
    • 学会等名
      The 28th oxide electronics workshop(iWOE28)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CoFeB/Y3Fe5O12 bilayer magnonic resonator for magnetic sensor application2022

    • 著者名/発表者名
      Md Shamim Sarker, Hiroyasu Yamahara, Lihao Yao, Siyi Tang, Zhiqiang Liao, Munetoshi Seki, and Hitoshi Tabata
    • 学会等名
      The 28th oxide electronics workshop(iWOE28)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Implementation of a highly sensitive magnetic sensor using CoFeB/Y3Fe5O12 bilayer magnonic resonator2022

    • 著者名/発表者名
      shamim sarker、Hiroyasu Yamahara、Lihao Yao、Siyi Tang、Zhiqiang Liao、Munetoshi Seki、Hitoshi Tabata
    • 学会等名
      2022年第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Magnonic cross-bar interference-based reconfigurable logic gate2022

    • 著者名/発表者名
      shamim sarker、Lihao Yao、Kaijie Ma、Hiroyasu Yamahara、Siyi Tang、Kenyu Terao、Zhiqiang Liao、Munetoshi Seki、Hitoshi Tabata
    • 学会等名
      2022年第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] The spin wave propagation on the frustrated Y3Fe5-2xCoxSixO12 thin films2022

    • 著者名/発表者名
      寺尾 健裕、Sarker Md Shamim、山原 弘靖、関 宗俊、田畑 仁
    • 学会等名
      2022年第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Spin Wave Characteristics of Spin Frustrated System of Co and Si-substituted Y3Fe5O12 Thin Films2022

    • 著者名/発表者名
      Kenyu Terao, Md Shamim Sarker, Hiroyasu Yamahara, Munetoshi Seki, Hitoshi Tabata
    • 学会等名
      9th International Symposium on Control of Semiconductor Interfaces (ISCSI-IX)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient Spin-wave Propagation in High-Quality Epitaxial γ-Fe2O3 Thin Film Grown on Nb:SrTiO3 by 2-step PLD Method2022

    • 著者名/発表者名
      Siyi Tang, Md Shamim Sarker, Kaijie Ma, Hiroyasu Yamahara, Hitoshi Tabata, Munetoshi Seki
    • 学会等名
      9th International Symposium on Control of Semiconductor Interfaces (ISCSI-IX)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CoFeB/Y3Fe5O12 bilayer resonator for magnonic control and magnetic sensor application2022

    • 著者名/発表者名
      shamim sarker、Hiroyasu Yamahara、Siyi Tang、Zhiqiang Liao、Munetoshi Seki、Hitoshi Tabata
    • 学会等名
      2022年第69回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Improving the Success Rate of Coherent Ising Machine for Solving Optimization Problems through Gaussian Colored Noise2022

    • 著者名/発表者名
      Zhiqiang Liao、Kaijie Ma、Md Shamim Sarker、Siyi Tang、Hiroyasu Yamahara、Munetoshi Seki、Hitoshi Tabata
    • 学会等名
      2022年第69回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Multifrequency Magnon Propagation for Parallel Data Processing using Micro Struc-tured Yttrium Iron Garnet Thin Films2021

    • 著者名/発表者名
      M. Sarker, S. Nakamura, H. Yamahara, M. Seki and H. Tabata
    • 学会等名
      The 26th Symposium on Physics and Applications of Spin-related Phenomena in Semiconductors(PASPS-26)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Controlling Superparamagnetic Tunnel Junction as Ultra-low Power Consumption Neuromorphic Bit by Colored noise2021

    • 著者名/発表者名
      Zhiqiang Liao, Kaijie Ma, Siyi Tang, Md Shamim Sarker, Hiroyasu Yamahara, and Hitoshi Tabata
    • 学会等名
      The 26th Symposium on Physics and Applications of Spin-related Phenomena in Semiconductors(PASPS-26)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin wave propagation characteristics of defect spinel epitaxial γ-Fe2-xAlxO3 thin films for magnonic computing applications2021

    • 著者名/発表者名
      S. Tang, MS. Sarker, K. Ma, H. Yamahara, H. Tabata, M. Seki
    • 学会等名
      International Workshop on Oxide Electronics 27(iWOE27)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrically tunable YIG magnon FET based on the ionic polymeric gate stack2021

    • 著者名/発表者名
      Md Shamim Sarker, Hiroyasu Yamahara, Munetoshi Seki, Hitoshi Tabata
    • 学会等名
      International Workshop on Oxide Electronics 27(iWOE27)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Colored Noise Induced Synchronization of Ultra-low Power Consumption Spintronics Stochastic Neurons2021

    • 著者名/発表者名
      Z. Liao, K. Ma, S. Tang, M. S. Sarker, H. Yamahara, H. Tabata
    • 学会等名
      2021年第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Electrically tunable magnon FET controlled by ionic polymer gate2021

    • 著者名/発表者名
      S. Sarker, H. Yamahara, M. Seki, H. Tabata
    • 学会等名
      2021年第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Spin wave propagation characteristics of defect spinel epitaxial γ-Fe2-xAlxO3 thin films for magnonics applications2021

    • 著者名/発表者名
      S. Tang, M. S. Sarker, K. Ma, H. Yamahara, M. Seki, H. Tabata
    • 学会等名
      2021年第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Multifrequency Spin Wave Device for Parallel Data Processing Using Micro Structured Yttrium Iron Garnet Thin Films2021

    • 著者名/発表者名
      S. Sarker, S. Nakamura, H. Yamahara, M. Seki and H. Tabata
    • 学会等名
      INTERMAG21
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 田畑・松井・関研究室HP

    • URL

      http://www.bioxide.t.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-03-26  

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