スピン流高周波・熱デバイスの研究

2010 年度 研究成果報告書

• 研究領域: スピン流の創出と制御
• 研究課題/領域番号: 19048026
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 鈴木 義茂 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (50344437)
• 研究分担者: 白石 誠司 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (30397682) ; 野崎 隆行 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教 (60452405)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: スピン流 / 磁性体ナノ構造 / 高周波特性 / 熱輸送 / スピントロニクス

研究概要

強磁性層間の反強磁性的な磁気結合を利用して20GHzを超える磁気共鳴モードをつくり、このモードを電流の直接通電により誘起することに成功した。
ボルツマン方程式に基づく理論を構築し、強磁性体中の熱勾配によりスピン流が発生すること、非平衡なスピン波により大きなゼーベック効果が期待できることを示した。さらに、、拡散的なスピン流の発生に伴うエネルギーの散逸についての理論を構築した。
さらに、トンネル磁気抵抗素子が半導体を超える高周波の整流作用を示すことを実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Boltzmann approach to dissipation produced by a spin-polarized current (2011)
  • 著者名/発表者名: A.A.Tulapurkar, Y.Suzuki
  • 雑誌名: Phys.Rev.B. 83 ページ: 012401-1-012401-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large Diode Sensitivity of CoFeB/MgO/CoFeB Magnetic Tunnel Junctions (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Ishibashi, T.Seki, T.Nozaki, H.Kubota, S.Yakata, A.Fukushima, S.Yuasa, H.Maehara, K.Tsunekaw, D.D.Djayaprawir, Y.Suzuki
  • 雑誌名: Appl.Phys.Exp. 3 ページ: 073001-1-073001-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] rf auto-oscillations in antiferromagnetically coupled layers with different coupling strengths (2010)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Seki, Hiroyuki Tomita, Teruya Shinjo, Y.Suzuki
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett 97 ページ: 162508-1-162508-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Contribution of electron-magnon scattering to spin-dependent Seebeck effect in a ferromagnet (2010)
  • 著者名/発表者名: A.A.Tulapurkar Y.Suzuki
  • 雑誌名: Solid State Comm. 150 ページ: 466-470
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coupled-Mode Excitations Induced in an Antiferromagnetically Coupled Multilayer by Spin-Transfer Torque (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Seki, H.Tomita, M.Shiraishi, T.Shinjo, Y.Suzuki
  • 雑誌名: Appl.Phys.Exp. 3 ページ: 033001-1-033001-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-transfer-torque-induced rf oscillations in CoFeB/MgO/CoFeB magnetic tunnel junctions under a perpendicular magnetic field (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Wada, T.Yamane, T.Seki, T.Nozaki, Y.Suzuki, H.Kubota, A.Fukushima, S.Yuasa, H.Maehara, Y.Nagamine, K.Tsunekawa, D.D.Djayaprawira, N.Watanabe
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 81,1 ページ: 104410-1-104410-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] 強磁性トンネル接合素子におけるスピントルク発振の磁場方位依存性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 和田朋之, 山根健量, 関剛斎, 野崎隆行, 鈴木義茂, 久保田均, 福島章雄, 湯浅新治, 前原大樹, 永峰佳紀, 恒川孝二, D.D.Dyayaprawira, 渡辺直樹
  • 雑誌名: JMSJ日本磁気学会 第33巻,4号 ページ: 379-383
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-transfer-induced ferromagnetic resonance for Fe/Cr/Fe layers with an antiferromagnetic coupling field (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Seki, H.Tomita, A.Tulapurkar, M.Shiraishi, T.Shinjo, Y.Suzuki
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 94 ページ: 212505-1-212505-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced magnetoresistance due to charging effects in a molecular nano-composite spin device (2009)
  • 著者名/発表者名: D.Hatanaka, S.Tanabe, H.Kusai, R.Nouchi, T.Nozaki, T.Shinjo, Y.Suzuki, M.Shiraishi
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 79 ページ: 235402-1-235402-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inelastic tunneling spectraof MgO barrier magnetic tunneling junctions showing large magnon contribution. (2009)
  • 著者名/発表者名: Do Bang, T.Nozaki, D.D.Djayaprawira, Y.Suzuki, A.Fukushima, H.Kunota, T.Nagahama, S.Yuasa, H.Meahara, K.Tsunekawa, Y.Nagamine, N.Watanabe, H.Itoh
  • 雑誌名: J.Appl.Phys. 105 ページ: 07C924-1-07C924-3
  • 査読あり
• [学会発表] 強磁性トンネル磁気接合素子におけるミキシング効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 塩見元輝
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] FeBフリー層を有するMTJ素子における巨大なスピントルクダイオード感度 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石橋翔太
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] 強磁性トンネル接合素子におけるスピントルク発振の温度依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 升方康智
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] MgO障壁強磁性トンネル接合素子を用いたスピントルク発振の高出力化に向けて (2011)
  • 著者名/発表者名: 升方康智
  • 学会等名: 電気通信学会
  • 発表場所: パナソニック企業年金基金松心会館
  • 年月日: 2011-01-20
• [学会発表] 高感度スピントルクダイオード (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木義茂
  • 学会等名: 「スピン流の創出と制御」平成22年度成果報告会,
  • 発表場所: 東京大学武田先端知ビル
  • 年月日: 2011-01-06
• [学会発表] 分子ナノコンポジットにおけるクーロンブロッケード磁気抵抗 (2011)
  • 著者名/発表者名: 阪井裕孝
  • 学会等名: 「スピン流の創出と制御」平成22年度成果報告会
  • 発表場所: 東京大学武田先端知ビル
  • 年月日: 2011-01-06
• [学会発表] 強磁性トンネル磁気接合素子におけるミキシング効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 塩見元輝
  • 学会等名: 「スピン流の創出と制御」平成22年度成果報告会
  • 発表場所: 東京大学武田先端知ビル
  • 年月日: 2011-01-06
• [学会発表] 電流磁場駆動型スピントランジスタ (2011)
  • 著者名/発表者名: 小西克典
  • 学会等名: 「スピン流の創出と制御」平成22年度成果報告会
  • 発表場所: 東京大学武田先端知ビル
  • 年月日: 2011-01-06
• [学会発表] Magnetic field angular dependence of spin torque diode voltages in magnetis\c tunnel junctions (2010)
  • 著者名/発表者名: 石橋翔太
  • 学会等名: MML2010(2010IEEE 7th International Symposium on Metallic Multilayers)
  • 発表場所: Barkeley CA、USA(Invited)
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] CoFeB/MgO/CoFeB磁気トンネル接合における巨大なダイオード感度 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石橋翔太
  • 学会等名: 第34回日本磁気学会学術講演会(2010)
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2010-09-07
• [学会発表] RF Auto-Oscillation in Antiferromagnetically-Coupled Layers by Spin-Transfer Torque (2010)
  • 著者名/発表者名: 関剛斎
  • 学会等名: ISAMMA2010
  • 発表場所: 仙台国際センター
  • 年月日: 2010-07-15
• [学会発表] Spin-torque induced RF oscillation in magnetic tunnel junctions with an Fe-rich CoFeB free (2010)
  • 著者名/発表者名: 升方康智
  • 発表場所: 仙台国際センター
  • 年月日: 2010-07-15
• [学会発表] トンネル磁気抵抗素子における負性抵抗の発現と高周波増幅, (2010)
  • 著者名/発表者名: 冨田博之
  • 学会等名: 特定領域研究夏の研究会22年度
  • 発表場所: 京都大学きはだホール
  • 年月日: 2010-06-24
• [学会発表] ルブレン-Coナノコンポジットの伝導機構と磁気抵抗効果のチャネル長依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 阪井裕孝
  • 学会等名: 特定領域研究夏の研究会22年度
  • 発表場所: 京都大学きはだホール
  • 年月日: 2010-06-24
• [学会発表] Fe-rich組成CoFeBフリー層を有する強磁性トンネル接合素子における高周波発振 (2010)
  • 著者名/発表者名: 鈴木義茂
  • 学会等名: 特定領域研究夏の研究会22年度
  • 発表場所: 京都大学きはだホール
  • 年月日: 2010-06-23
• [学会発表] Voltage control of Magnetic Anisotropy in Au/FeCo(001) Ultrathin Layer/MgO Junctions, (2010)
  • 著者名/発表者名: 鈴木義茂
  • 学会等名: 6th RIEC International Workshop on Spintronics(Invited)
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-02-06
• [学会発表] Microwave-assisted magnetization switching in a perpendicularly magnetized film. (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉岡孝
  • 学会等名: 11th Intermag 2010
  • 発表場所: Washington D.C., USA
  • 年月日: 2010-01-19
• [学会発表] Contribution of Electron-Magnon Scattering to Spin-Dependent Seebeck Effect in a Ferromagnet (2010)
  • 著者名/発表者名: 鈴木義茂
  • 学会等名: 特定研報告会(スピン流の創出と制御研究会)21年度
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2010-01-14
• [学会発表] 反強磁性結合膜におけるスピントルク発振の磁場依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 関剛斎
  • 学会等名: 特定研報告会(スピン流の創出と制御研究会)21年度
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2010-01-13
• [学会発表] グラフェン薄膜スピンバルブにおける高バイアス電圧下でのスピン注入信号減少の起源 (2010)
  • 著者名/発表者名: 村本和也
  • 学会等名: 特定研報告会(スピン流の創出と制御研究会)21年度
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2010-01-13
• [学会発表] Spin-Transfer-Torque-Induced RF Oscillation for Fe/Cr/Fe Layers with an Antiferromagnetic Coupling Field (2009)
  • 著者名/発表者名: 関剛斎
  • 学会等名: SSDM2009
  • 発表場所: 仙台国際ホテル
  • 年月日: 2009-10-09
• [学会発表] Spin control by application of electric current and voltage (2009)
  • 著者名/発表者名: 鈴木義茂
  • 学会等名: Royal Society scientific Discussion Meeting The spin on electronics(Invited)
  • 発表場所: The Royal Society, London
  • 年月日: 2009-09-29
• [学会発表] Co電極を有するルブレン単結晶トランジスタの伝導特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小椋裕介
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] 異常ホール効果を用いたマイクロ波アシスト磁化反転評価法 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉岡孝
  • 学会等名: 第33回日本磁気学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス
  • 年月日: 2009-09-14
• [学会発表] 反平行結合Fe/Cr/Fe膜におけるスピントルク発振 (2009)
  • 著者名/発表者名: 関剛斎
  • 学会等名: 第33回日本磁気学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス
  • 年月日: 2009-09-13
• [学会発表] グラフェン薄膜スピンバルブにおける高バイアス電圧下でのスピン注入信号減少の起源, (2009)
  • 著者名/発表者名: 村本和也
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] Establishment of spin injection into a single layer grapheneat room temperature (2009)
  • 著者名/発表者名: 三苫伸彦
  • 学会等名: フラーレン・ナノチューブ総合シンポ
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2009-09-01
• [学会発表] Magnetization Switching by spin current generated by temperature gradient (2009)
  • 著者名/発表者名: Ashwin Tulapurkar
  • 学会等名: 特定研報告会(スピン流の創出と制御研究会)
  • 発表場所: 北海道大学学術交流会館
  • 年月日: 2009-08-10
• [学会発表] (2009)
  • 著者名/発表者名: 冨田博之
  • 学会等名: CoFeB/MgO/CoFeB接合におけるナノ秒領域のスピン注入磁化反転と熱の効果
  • 発表場所: 北海道大学学術交流会館
  • 年月日: 2009-08-10
• [学会発表] 単層グラフェンへの室温におけるスピン注入手法の確立 (2009)
  • 著者名/発表者名: 三苫伸彦
  • 発表場所: 北海道大学学術交流会館
  • 年月日: 2009-08-10
• [学会発表] 反強磁性結合膜におけるスピントルク発振 (2009)
  • 著者名/発表者名: 関剛斎
  • 学会等名: 特定研報告会(スピン流の創出と制御研究会)
  • 発表場所: 北海道大学学術交流会館
  • 年月日: 2009-08-09
• [学会発表] 反平行結合膜におけるスピン流と強磁性共鳴モードの結合 (2009)
  • 著者名/発表者名: 関剛斎
  • 学会等名: 2009年春季第56回応用物理学関連連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2009-04-02
• [学会発表] Fe/Cr積層膜における磁場およびスピントルク誘起強磁性共鳴 (2009)
  • 著者名/発表者名: 関剛斎
  • 学会等名: 特定研成果報告会(スピン流の創出と制御研究会)20年度
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2009-01-08
• [学会発表] 強磁性ナノピラーにおける熱効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: Tulapurkar Ashwin
  • 学会等名: 特定研成果報告会(スピン流の創出と制御研究会)20年度
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2009-01-08
• [学会発表] 反平行結合膜における強磁性共鳴モードとスピン流の結合 (2009)
  • 著者名/発表者名: 鈴木義茂
  • 学会等名: 特定研成果報告会(スピン流の創出と制御研究会)20年度
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2009-01-07
• [学会発表] Negative bias voltage dependence of a spin-induced non-local voltage in a graphene thin film (2008)
  • 著者名/発表者名: 村本和也
  • 学会等名: 応用物理学会2008秋
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2008-09-04
• [学会発表] 強磁性トンネル接合素子におけるスピントルク発振の地場角度依存性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 和田朋之
  • 学会等名: 応用物理学会2008秋
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2008-09-04
• [学会発表] 超薄膜Feにおける電圧による磁気異方性変化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 丸山拓人
  • 学会等名: 応用物理学会2008秋
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2008-09-02
• [学会発表] グラフェン系スピルバルブにおけるスピン輸送特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 白石誠司
  • 学会等名: 特定研成果報告会(スピン流の創出と制御研究会)20年度
  • 発表場所: 京都大学・芝蘭会館
  • 年月日: 2008-07-24
• [学会発表] 反平行結合膜における強磁性共鳴スペクトル, (2008)
  • 著者名/発表者名: 関剛斎
  • 学会等名: 特定研成果報告会(スピン流の創出と制御研究会)20年度
  • 発表場所: 京都大学・芝蘭会館
  • 年月日: 2008-07-23
• [学会発表] グラフェン薄膜へのスピン注入現象とそのバイアス依存性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 三苫伸彦
  • 学会等名: 特定研成果報告会(スピン流の創出と制御研究会)20年度
  • 発表場所: 京都大学・芝蘭会館
  • 年月日: 2008-07-23
• [学会発表] コプレーナウェーブガイドを用いたFMR測定の高感度化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小西克典
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 日本大学理工学部船橋キャンバス
  • 年月日: 2008-03-29
• [学会発表] グラフェン薄膜におけるスピン輸送特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 白石誠司
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 日本大学理工学部船橋キャンバス
  • 年月日: 2008-03-28
• [学会発表] Rubrene-Coナノコンポジットにおける巨大磁気抵抗効果の起源(I)～帯電効果による寄与の検討～ (2008)
  • 著者名/発表者名: 畑中大樹
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 日本大学理工学部船橋キャンバス
  • 年月日: 2008-03-28
• [学会発表] MgOバリヤトンネル磁気抵抗素子の熱ノイズ測定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 鈴木義茂
  • 学会等名: 特定研成果報告会(スピン流の創出と制御研究会)19年度
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2008-02-28
• [学会発表] Rubrene-Coナノコンポジットにおける巨大磁気抵抗効果と帯電効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 畑中大樹
  • 学会等名: 特定研成果報告会(スピン流の創出と制御研究会)19年度
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2008-02-27
• [学会発表] グラフェン薄膜におけるスピン伝導特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 白石誠司
  • 学会等名: 特定研成果報告会(スピン流の創出と制御研究会)19年度
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2008-02-27
• [学会発表] Precise measurements of Magnetic Noise in TMR heads with an MgO barrier (2007)
  • 著者名/発表者名: 山根健量
  • 学会等名: MMM2007
  • 発表場所: Tampa(USA)
  • 年月日: 2007-11-08
• [学会発表] Magnetic domain wall depinning and deformations induced by short current pulse down to 5 nsec (2007)
  • 著者名/発表者名: 前川裕昭
  • 学会等名: MMM2007
  • 発表場所: Tampa(USA)
  • 年月日: 2007-11-07
• [学会発表] Au and Fe thickness dependence of exchange coupling in ultrathin Fe/Au/Fe grown on GaAs(100) (2007)
  • 著者名/発表者名: 太田健太
  • 学会等名: MML2007
  • 発表場所: 西オーストラリア大学
  • 年月日: 2007-10-17
• [学会発表] Measurements of nonlinear ferromagnetic resonance of a single permalloy dot using a narrow coplanar waveguide (2007)
  • 著者名/発表者名: 冨田博之
  • 学会等名: MML2007
  • 発表場所: 西オーストラリア大学
  • 年月日: 2007-10-17
• [学会発表] Control of magnetic anisotropy and exchange coupling in Fe and Fe/Au/Fe grown on GaAs(100) (2007)
  • 著者名/発表者名: 太田健太
  • 学会等名: 日本物理学会第62回年次大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2007-09-21
• [学会発表] コプレーナー型ウェーブガイドを用いた強磁性共鳴非線形効果 (2007)
  • 著者名/発表者名: 冨田博之
  • 学会等名: 応用磁気学会
  • 発表場所: 学習院大学
  • 年月日: 2007-09-14
• [学会発表] トンネル磁気抵抗素子の微分コンダクタンス測定 (2007)
  • 著者名/発表者名: 西岡真吾
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道工業大学
  • 年月日: 2007-09-07
• [学会発表] 異方性磁気抵抗効果を用いた直流電流パルスによる磁壁駆動/変形の検出 (2007)
  • 著者名/発表者名: 前川裕昭
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道工業大学
  • 年月日: 2007-09-06
• [学会発表] グラニュラー細線におけるスピントルクダイオード効果の測定 (2007)
  • 著者名/発表者名: 和田朋之
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道工業大学
  • 年月日: 2007-09-05
• [図書] スピントロニクスの基礎と材料・応用技術の最前線第4章スピン注入磁化反転と自励発振 (2009)
  • 著者名/発表者名: 鈴木義茂
  • 総ページ数: 42-59
  • 出版者: CMC出版
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.scl.kyoto-u.ac.jp/~ono/tokutei/public_html/