高性能スピンデバイスのためのねじれ磁気構造材料の創製

• 研究課題/領域番号: 25709056
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 金属物性・材料
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 関 剛斎 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (40579611)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 25,870千円 (直接経費: 19,900千円、間接経費: 5,970千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2014年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2013年度: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
• キーワード: 磁気構造制御 / スピンデバイス / 磁化ダイナミクス / ナノ構造 / 積層制御

研究成果の概要

本研究課題では、空間的にねじれた磁気構造を微小領域において精密に制御することで、スピンデバイスの高性能化に資するねじれ磁気構造材料の創製を行うことを主目的とし、異種磁性金属の積層化、微小磁性体におけるねじれ磁気構造および磁化ダイナミクスの解明と制御、変調スピン流による磁化反転、さらにスピン起電力の発生を目指して研究を遂行した。その結果、垂直磁化配置を用いた高効率な磁化反転技術の確立、ねじれ磁気構造におけるスピントルクの機構解明、さらにスピン波ダイナミクスに起因するスピン起電力の観測に成功した。以上より、ねじれ磁気構造材料を利用することでスピンデバイスの高性能化に繋がることが示された。

研究成果

• [雑誌論文] Resonant switching for an in-plane magnetized L10-FePt | Ni81Fe19 bilayer under spin wave excitation (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Seki, W. Zhou, and K. Takanashi
  • 雑誌名: Journal of Physics D: Applied Physics 巻: 49 号: 7 ページ: 075002-075002
  • DOI: 10.1088/0022-3727/49/7/075002
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] スピン波励起を利用した低磁場磁化反転 (2015)
  • 著者名/発表者名: 関剛斎、周偉男、高梨弘毅
  • 雑誌名: まぐね 巻: 10 ページ: 314-319
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Perpendicularly magnetized L10-FePt nanodots exchange-coupled with soft magnetic Ni81Fe19 (2015)
  • 著者名/発表者名: W. Zhou, T. Seki, H. Iwama, T. Shima, and K. Takanashi
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 117 号: 1
  • DOI: 10.1063/1.4905302
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] スピン波を利用した磁化スイッチング (2015)
  • 著者名/発表者名: 関剛斎、高梨弘毅
  • 雑誌名: 応用物理 巻: 84 ページ: 61-65
  • NAID: 130007718564
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characteristic field angular dependence of magnetization switching assisted by spin wave excitation (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Seki, K. Hotta, H. Imamura, Y. Nozaki, and K. Takanashi
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 103 号: 12 ページ: 122403-122403
  • DOI: 10.1063/1.4821208
  • 査読あり
• [学会発表] Vortex Dynamics-Mediated Magnetization Switching in L10-FePt | Ni81Fe19 Nanodots (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Seki, W. Zhou, H. Arai, H. Imamura and K. Takanashi
  • 学会等名: 13th Joint MMM-Intermag Conference
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-01-14
  • 国際学会
• [学会発表] 規則合金におけるスピンダイナミクスの制御と機能創出 (2015)
  • 著者名/発表者名: 関剛斎、周偉男、山本竜也、高梨弘毅
  • 学会等名: 東北大学電気通信研究所 共同プロジェクト研究(S) 研究会「スピントロニクス学術研究基盤と連携ネットワーク」構築に向けて
  • 発表場所: 東北大学, 仙台, 日本
  • 年月日: 2015-12-05
  • 招待講演
• [学会発表] Magnetization switching in hard magnet triggered by exchange-coupled soft magnet (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Seki, W. Zhou, and K. Takanashi
  • 学会等名: JSPS Core-to-Core Workshop on New-Concept Spintronics Devices
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2015-11-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 垂直磁化FePt | Ni81Fe19ナノドットにおける磁気渦ダイナミクスを介した磁化反転 (2015)
  • 著者名/発表者名: 関剛斎、周偉男、今村裕志、荒井礼子、高梨弘毅
  • 学会等名: 第39回日本磁気学会学術講演会
  • 発表場所: 名古屋大学, 名古屋、日本
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] Spin wave dynamics for microfabricated elements with exchange-coupled bilayers (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Seki, W. Zhou, and K. Takanashi
  • 学会等名: 22nd International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces
  • 発表場所: Cracow, Poland
  • 年月日: 2015-07-17
  • 国際学会
• [学会発表] Reduction in switching field of perpendicularly magnetized L10-FePt nanodots exchange-coupled with soft magnetic Ni81Fe19 under RF field application (2015)
  • 著者名/発表者名: W. Zhou, T. Seki, H. Imamura, H. Arai, and K. Takanashi
  • 学会等名: 20th International Conference on Magnetism
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2015-07-08
  • 国際学会
• [学会発表] Electromotive Force in a L10-FePt / Ni81Fe19 Bilayer Element (2015)
  • 著者名/発表者名: W. Zhou, T. Seki, and K. Takanashi
  • 学会等名: New Perspectives in Spintronic and Mesoscopic Physics 2015
  • 発表場所: Kashiwa, Japan
  • 年月日: 2015-06-11
  • 国際学会
• [学会発表] Spin Wave-Assisted Switching in Perpendicularly Magnetized Bilayers (2014)
  • 著者名/発表者名: W. Zhou, T. Seki, H. Arai, H. Imamura, and K. Takanashi
  • 学会等名: The 59th Annual Magnetism and Magnetic Materials (MMM) Conference
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2014-11-06
• [学会発表] Magnetization Reversal in Perpendicularly Magnetized L10-FePt / Permalloy Nanodots under RF Field Application (2014)
  • 著者名/発表者名: W. Zhou, T. Seki, H. Arai, H. Imamura, and K. Takanashi
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学, 札幌, 日本
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] Spin Wave-Assisted Magnetization Switching in Nanometer-Scaled Bilayer Elements (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Seki, W. Zhou, and K. Takanashi
  • 学会等名: Solid State Devices and Materials (SSDM) 2014
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2014-09-09
• [学会発表] Magnetization switching induced by spin wave excitation (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Seki, and K. Takanashi
  • 学会等名: IUMRS-ICA 2014
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2014-08-25
  • 招待講演
• [学会発表] Exchange-coupled L10-FePt / Permalloy nanodots with perpendicular magnetization (2014)
  • 著者名/発表者名: W. Zhou, T. Seki, and K. Takanashi
  • 学会等名: Intermag 2014
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 2014-05-05
• [学会発表] Spin Wave Dynamics and Magnetization Switching in Exchange-Coupled Bilayers (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Seki
  • 学会等名: APS March Meeting 2014
  • 発表場所: Denver, Colorado, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Fabrication of Perpendicularly Magnetized L10-FePt / Permalloy Nanodots with a Twisted Spin Structure (2014)
  • 著者名/発表者名: W. Zhou, T. Seki, T. Yamamoto, and K. Takanashi
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学
• [学会発表] Magnetization Switching Assisted by Spin Wave Excitation (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Seki, and K. Takanashi
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Advanced Magnetic Materials and Applications (ISAMMA 2013)
  • 発表場所: Taichung, Taiwan
  • 招待講演
• [学会発表] Spin wave-assisted switching in L10-FePt/permalloy bilayers (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Seki, and K. Takanashi
  • 学会等名: 第37回 日本磁気学会学術講演会 シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学
  • 招待講演
• [学会発表] Magnetization Switching in L10-FePt Using Spin Waves with Large Oscillation Amplitude (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Seki, K. Hotta, and K. Takanashi
  • 学会等名: 58th Annual conference on Magnetism & Magnetic Materials
  • 発表場所: Denver, Colorado, USA
• [学会発表] Magnetization switching assisted by spin wave (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Seki, and K. Takanashi
  • 学会等名: Magnetics and Optics Research International Symposium (MORIS 2013)
  • 発表場所: OMIYA SONIC CITY
  • 招待講演
• [学会発表] Fabrication of perpendicularly magnetized L10-FePt / permalloy nanodots with a twisted spin structure (2013)
  • 著者名/発表者名: W. Zhou, T. Seki, T. Yamamoto, and K. Takanashi
  • 学会等名: Magnetics and Optics Research International Symposium (MORIS 2013)
  • 発表場所: OMIYA SONIC CITY
• [備考] 所属研究室ホームページ
  • URL: http://magmatelab.imr.tohoku.ac.jp