膜厚方向スピン波の実空間観察とスピン波アシスト磁化反転の動的過程解明

• 研究課題/領域番号: 26249052
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 能崎 幸雄 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30304760)
• 研究分担者: 渡邉 紳一 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (10376535)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 42,900千円 (直接経費: 33,000千円、間接経費: 9,900千円); 2016年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2015年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2014年度: 31,070千円 (直接経費: 23,900千円、間接経費: 7,170千円)
• キーワード: 強磁性共鳴 / スピン波 / 磁気記録 / 非線形ダイナミクス / マイクロ波アシスト磁化反転 / 磁気光学効果 / 磁化反転

研究成果の概要

膜厚方向で磁気特性を変調させたECC媒体に励起されるスピン波の磁化反転アシスト効果を調べるため、磁化ダイナミクスを面内、および膜厚方向で空間分解可能なマイクロMOKE計測システムを開発した。また、極短パルス磁場をプローブ信号とするCooperative switching法を開発し、ナノスケール磁性体の非平衡状態の非線形磁化ダイナミクスの時間分解観察に成功した。さらに、ECC媒体の臨界スイッチング周波数の層間交換結合力依存性を測定した結果、16 nm厚の極薄媒体でも膜厚方向のスピン波が磁化反転をアシスト可能なことを実験的に確かめた。

研究成果

• [国際共同研究] York大学(英国)
• [雑誌論文] 表面弾性波を用いた強磁性共鳴の励起 (2017)
  • 著者名/発表者名: 能崎幸雄、柳澤翔吾
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ａ 巻: 印刷中
  • NAID: 130006839832
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Microwave-assisted magnetization reversal using transient precession of magnetization in permalloy hexagons (2016)
  • 著者名/発表者名: G. Okano, Y. Nozaki
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 9 号: 6 ページ: 063001-063001
  • DOI: 10.7567/apex.9.063001
  • NAID: 210000137935
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spin-transfer-torque-assisted magnetization reversal in spin-valve strips using the spin-pumping effect (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Takahashi, Y. Nozaki
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 9 号: 6 ページ: 063002-063002
  • DOI: 10.7567/apex.9.063002
  • NAID: 210000137936
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Microwave-Assisted Magnetization Reversal in Exchange-Coupled Composite Media Using Linearly Polarized Microwave Fields (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Nozaki and S. Kasai
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magn. 巻: 52 号: 2 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1109/tmag.2015.2473668
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallographic anisotropy of the intrinsic Gilbert damping for single-crystalline Fe film (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Kasatani and Y. Nozaki
  • 雑誌名: Journal of the Magnetics Society of Japan 巻: 39 号: 6 ページ: 221-226
  • DOI: 10.3379/msjmag.1510R001
  • NAID: 130005108337
  • ISSN: 1882-2924, 1882-2932
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cooperative microwave-assisted magnetization reversal with pulsed fields in 2-μm-wide nickel-iron wires at nanosecond time scales (2015)
  • 著者名/発表者名: G. Okano and Y. Nozaki
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 8 号: 1 ページ: 0130011-4
  • DOI: 10.7567/apex.8.013001
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Criteria for electric determination of antivortex creation in ferromagnetic thin film (2015)
  • 著者名/発表者名: Minori Goto, Yukio Nozaki, and Koji Sekiguchi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 54 号: 2 ページ: 023001-023001
  • DOI: 10.7567/jjap.54.023001
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Large anisotropy of Gilbert damping constant in L21-ordered Co2FeSi films (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Kasatani, S. Yamada, H. Itoh, M. Miyao, K. Hamaya and Y. Nozaki
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 7 号: 12 ページ: 1230011-4
  • DOI: 10.7567/apex.7.123001
  • 査読あり
• [雑誌論文] ナノ秒パルス印加下でのマイクロ波アシスト磁化反転速度に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡野元基, 能崎幸雄
  • 雑誌名: 電気学会研究会資料 巻: MAG14-226 ページ: 1-6
• [雑誌論文] Microwave-Assisted Magnetization Reversal of Exchange-Coupled Composite Nanopillar With Large Gilbert Damping Constant (2014)
  • 著者名/発表者名: Terumitsu Tanaka, Shota Kashiwagi, Yuto Otsuka, Yukio Nozaki, Yang-Ki Hong, and Kimihide Matsuyama
  • 雑誌名: IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS 巻: 50 号: 6 ページ: 3005031-3
  • DOI: 10.1109/tmag.2013.2297156
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coupled oscillations of vortex cores confined in a ferromagnetic elliptical disk (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Hata, Minori Goto, Akinobu Yamaguchi, Tomonori Sato, Yoshinobu Nakatani, and Yukio Nozaki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 90 号: 10 ページ: 1044181-14
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.104418
  • 査読あり
• [学会発表] 中間層により交換結合を制御したCo-Cr-Pt基ECC媒体のマイクロ波アシスト磁化反転Ⅱ (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木翔子、葛西伸哉、能崎幸雄
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府・大阪市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 非平衡領域におけるサブミクロン強磁性体の非線形磁化ダイナミクス (2017)
  • 著者名/発表者名: 能崎幸雄
  • 学会等名: 平成28年度 東北大学電気通信研究所共同プロジェクト（S） 研究会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県・仙台市）
• [学会発表] 交差型コプレーナ線路上に生じた円偏向磁場の空間分布測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 菅 逸樹、能崎 幸雄
  • 学会等名: マグネティックス研究会
  • 発表場所: 慶應義塾大学（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-12-13
• [学会発表] FMRスペクトル形状によるマイクロ波アシスト磁化反転の安定性の定量的解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 能崎幸雄、田中輝光
  • 学会等名: 電気学会 マグネティクス研究会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県・福岡市)
  • 年月日: 2016-12-08
• [学会発表] Experimental study on MAMR in SRC reference media (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Nozaki, S. Kasai
  • 学会等名: ASRC MAMR SWG Winter Review Meeting
  • 発表場所: Tokyo (Japan)
  • 年月日: 2016-12-06
  • 国際学会
• [学会発表] Selective Excitation of Ferromagnetic Resonance Using Circularly Polarized Magnetic Fields Generated by Coplanar Cross Waveguides (2016)
  • 著者名/発表者名: I. Kan, Y. Nozaki
  • 学会等名: 61st Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
  • 発表場所: New Orleans (USA)
  • 年月日: 2016-10-31
  • 国際学会
• [学会発表] Computational analysis of microwave assisted magnetization reversal in unstable switching process (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Tanaka, Y. Nozaki, K. Matsuyama
  • 学会等名: 61st Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
  • 発表場所: New Orleans (USA)
  • 年月日: 2016-10-31
  • 国際学会
• [学会発表] パラメトリック励起スピン波を活用した磁化反転実験 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡野元基, 能崎幸雄
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学(石川県・金沢市)
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 交差型コプレーナ線路を用いた回転磁場の生成と強磁性共鳴の誘引 (2016)
  • 著者名/発表者名: 菅 逸樹、能崎 幸雄
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学(石川県・金沢市)
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 中間層により交換結合を制御したCo-Cr-Pt基ECC媒体のマイクロ波アシスト磁化反転 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木翔子、葛西伸哉、能崎幸雄
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学(石川県・金沢市)
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Strong excitation of spinwaves and associated magnetization reversal in NiFe strips (2016)
  • 著者名/発表者名: G. Okano, Y. Nozaki
  • 学会等名: 9th International Conference on Physics and Applications of Spin-Related Phenomena in Solids (PASPS 2016)
  • 発表場所: Kobe (Japan)
  • 年月日: 2016-08-08
  • 国際学会
• [学会発表] Spacially resolved measurement of ferromagnetic resonance in Co/Ni multilayer using a magneto-optical Kerr effect (2016)
  • 著者名/発表者名: I. Kan, Y. Nozaki
  • 学会等名: 9th International Conference on Physics and Applications of Spin-Related Phenomena in Solids (PASPS 2016)
  • 発表場所: Kobe (Japan)
  • 年月日: 2016-08-08
  • 国際学会
• [学会発表] Microwave-assisted magnetization reversal in perpendicular media using obliquely applied magnetic fields (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Nozaki, S. Kasai
  • 学会等名: The 4th International Conference of Asian Union of Magnetics Societies, ICAUMS 2016
  • 発表場所: Tainan (Taiwan)
  • 年月日: 2016-08-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Cooperative Microwave-Assisted Magnetization Reversal in Transient Precession Regime (2016)
  • 著者名/発表者名: G. Okano, Y. Nozaki
  • 学会等名: The 9th International Symposium on Metallic Multilayers (MML 2016)
  • 発表場所: Uppsala (Sweden)
  • 年月日: 2016-06-19
  • 国際学会
• [学会発表] Medium magnetization switching behaviorwith microwaves (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Nozaki, S. Kasai
  • 学会等名: ASRC MAMR SWG Summer Review Meeting
  • 発表場所: Tokyo (Japan)
  • 年月日: 2016-06-13
  • 国際学会
• [学会発表] NiFe薄膜パターンにおける磁化の動的準安定状態に関する研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡野元基, 能崎幸雄
  • 学会等名: 日本物理学会第71回(2016年)年次大会
  • 発表場所: 東北学院大(宮城県・仙台市)
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] MAMR media design study with ASRC reference media (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Nozaki, G. Okano, and S. Kasai
  • 学会等名: ASTC Spring 2016 Research Review
  • 発表場所: Santa Clara (USA)
  • 年月日: 2016-03-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nonlinear Switching Dynamics of Microwave-Assisted Magnetization Reversal in Permalloy Strips (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Nozaki and G. Okano
  • 学会等名: 14th International Union of Materials Research Societies - International Conference on Adbanced Materials, IUMRS-ICAM 2015
  • 発表場所: ICC Jeju (Korea)
  • 年月日: 2015-10-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] サブナノ秒パルス磁場を用いたマイクロ波アシスト磁化反転の非線形ダイナミクスに関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岡野元基，能崎幸雄
  • 学会等名: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大（大阪府・吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] サブナノ秒パルス磁場を用いた FMR過渡領域における磁化反転過程に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岡野元基，能崎幸雄
  • 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(愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2015-09-08
• [学会発表] MAMR in CoCrPt-based granular films using a linearly polarized microwave field with a width of several tens of nanoseconds (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Nozaki and S. Kasai
  • 学会等名: The 26th Magnetic Recording Conference, TMRC 2015
  • 発表場所: Mineapollis (USA)
  • 年月日: 2015-08-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dynamic magnetization reversal in NiFe wires with assistance of microwave impulse combined with 100-picosecond pulsed field (2015)
  • 著者名/発表者名: G. Okano and Y. Nozaki
  • 学会等名: 20th International Conference on Magnetism, ICM 2015
  • 発表場所: Barcelona (Spain)
  • 年月日: 2015-07-05
  • 国際学会
• [学会発表] Atomic composition dependence of microwave-assisted magnetization reversal in CoCrPt-based perpendicular media (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Nozaki and T. Tanaka
  • 学会等名: 20th International Conference on Magnetism, ICM 2015
  • 発表場所: Barcelona (Spain)
  • 年月日: 2015-07-05
  • 国際学会
• [学会発表] サブナノ秒パルス磁場を重畳印加したマイクロ波アシスト磁化反転実験 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岡野元基, 能崎幸雄
  • 学会等名: IEICE磁気記録・情報ストレージ研究会
  • 発表場所: 東北大(宮城県・仙台市)
  • 年月日: 2015-06-04
• [学会発表] ナノ秒パルス重畳マイクロ波を用いたNiFe パターンの磁化反転実験 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岡野元基、能崎幸雄
  • 学会等名: 日本物理学会第70回(2015年)年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] ナノ秒パルス印加下でのマイクロ波アシスト磁化反転速度に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡野元基、能崎幸雄
  • 学会等名: 電気学会マグネティクス研究会
  • 発表場所: 浜名湖ロイヤルホテル（静岡県・浜松市）
  • 年月日: 2014-12-25 – 2014-12-26
• [学会発表] Experimental study on switching time of microwave-assisted magnetization reversal in 2 μm wide NiFe wires (2014)
  • 著者名/発表者名: G. Okano and Y. Nozaki
  • 学会等名: 59th Annual Magnetism and Magnetic Materials Conference
  • 発表場所: Honolulu (USA)
  • 年月日: 2014-11-03 – 2014-11-07
• [学会発表] ナノ秒幅インパルス信号を重畳したマイクロ波磁場によるマイクロ波アシスト磁化反転実験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡野元基、能崎幸雄
  • 学会等名: 第38回日本磁気学会学術講演会
  • 発表場所: 慶應義塾大学（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2014-09-02 – 2014-09-05