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2015 年度 実施状況報告書

マグノニクス創出に向けたマグノンの2次元的制御

研究課題

研究課題/領域番号 15K17436
研究機関名古屋大学

研究代表者

田辺 賢士  名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (00714859)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワードスピントロニクス / マグノニクス / スピン波 / マグノン / スネルの法則 / ホール効果
研究実績の概要

スピン波の素励起であるマグノンを制御する試みは、低消費電力かつサブテラヘルツ領域のデバイスへの応用が期待され、新しいエレクトロニクス(マグノニクス)の研究として注目されている。マグノンはこれまで1次元的に伝搬する平面波として研究されてきた。しかしマグノニクス分野の発展やマグノニックデバイスの集積化のためにはマグノンの2次元的制御が必要である。
そこで本研究では、マグノンの2つの側面から、すなわち波動性と粒子性の観点から、マグノンの2次元的制御の研究を行う。波動性の観点からスネルの法則の研究を行い、スピン波のメタマテリアル分野を創出に貢献する。粒子性の観点からベリー位相を用いたホール効果の研究を行い、幾何学的概念をマグノニクスに導入する。
本年度はマグノンの粒子的側面であるホール効果の研究を行った。イットリウム-鉄-ガーネットの単結晶中にマイクロ波でマグノンの励起したところ、素子の端で異常な温度勾配を観測した。我々はこの温度勾配をマグノンバンドのベリー位相の効果と解釈しており、本結果を論文(Physica Status Solidi B)にまとめた。
またマグノンの波動的側面の研究では入射角ゼロの特別な条件下でのシミュレーションを行い、スピン波のスネルの法則の概念にしたがって波長が変調されることを明らかにした。この結果は我々の以前の実験結果と矛盾しない。本成果は論文(H. Hata etal., J. Magn. Soc. Jpn. 39, 151 (2015))として出版されている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本年度はマグノンのホール研究が順調に進み、論文としてまとめる事ができたため。
またスネルの法則の研究では、我々が以前提案したスネルの法則の概念で説明できる、特に屈折率が膜厚のみで定義できる点を数値計算の立場から実証できたため。

今後の研究の推進方策

マグノンの粒子的側面からの研究、ホール効果の研究はおおよそ当初の目標に到達した。今後はマグノンの波動的側面から見たスピン波のスネルの法則の研究、特にスピン波の屈折や反射の研究に注力する。

次年度使用額が生じた理由

申請の際に請求していた予算より減額され、当初購入を予定していたシグナルジェネレータの購入を取りやめたため。
また申請時に所属していた大阪大学から、名古屋大学に移動し、研究環境が大きく異なったため。

次年度使用額の使用計画

以前所属していた大阪大学の研究室では微細加工が研究室内で可能であったが、現在所属している名古屋大学の研究室では微細加工が十分にできるとはいえない。そこで今後は学内の微細加工ルームの使用に予算を当てていく予定である。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Observation of magnon-Hall-like effect for sample-edge scattering in unsaturated YIG2016

    • 著者名/発表者名
      K. Tanabe, R. Matsumoto, J. Ohe, S. Murakami, T. Moriyama, D. Chiba, K. Kobayashi and T. Ono
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi B

      巻: 253 ページ: 783-787

    • DOI

      10.1002/pssb.201552520

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Optical conductivity of layered calcium cobaltate Ca3Co4O92016

    • 著者名/発表者名
      K. Tanabe, R. Okazaki, H. Taniguchi and I. Terasaki
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 28 ページ: 085601-1 -6

    • DOI

      10.1088/0953-8984/28/8/085601

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Micromagnetic simulation of spin wave propagation in a ferromagnetic film with different thicknesses2015

    • 著者名/発表者名
      H. Hata, T. Moriyama, K. Tanabe, K. Kobayashi, R. Matsumoto, S. Murakami, J. Ohe, D. Chiba and T. Ono
    • 雑誌名

      Journal of the Magnetics Society of Japan

      巻: 39 ページ: 151-155

    • DOI

      10.3379/msjmag.1506R004

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spin motive force induced in Fe3O4 thin films with negative spin polarization2015

    • 著者名/発表者名
      M. Nagata, T. Moriyama, K. Tanabe, K. Tanaka, D. Chiba, J. Ohe, Y. Hisamatsu, T. Niizeki, H. Yanagihara, E. Kita and T. Ono
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 8 ページ: 123001-1 -4

    • DOI

      10.7567/APEX.8.123001

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Ba3MRu2O9(M = Ca1-xZnx, Sr2+)の磁化率と基底状態2016

    • 著者名/発表者名
      五十嵐太一、田辺賢士、谷口博基、寺崎一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] Ca2RuO4の圧力下非線形伝導における試料温度計測2016

    • 著者名/発表者名
      戸田康介、田辺賢士、谷口博基、岡崎竜二、中村文彦、寺崎一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] θ-(BEDT-TTF)2CsM(SCN)4の磁場中非線形伝導2016

    • 著者名/発表者名
      谷田貝亮,田辺賢士,谷口博基,森初果,佐々木孝彦,寺崎一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] LaAl_0.99Zn_0.01O_3-δにおける光誘電効果2016

    • 著者名/発表者名
      永井隆之、高橋英史、田辺賢士、岡崎竜二、寺崎一郎、谷口博基
    • 学会等名
      公益社団法人日本セラミックス協会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2016-03-14 – 2016-03-16
  • [学会発表] Bi2O3-SiO2ガラスの結晶化による強誘電性シリケートBi2SiO5の合成と誘電特性2016

    • 著者名/発表者名
      帯刀信吾、田辺賢士、寺崎一郎、谷口博基
    • 学会等名
      公益社団法人日本セラミックス協会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2016-03-14 – 2016-03-16
  • [学会発表] リラクサー強誘電体 Pb(Mg1/3Nb2/3) における光誘電効果2016

    • 著者名/発表者名
      若松徹、田辺賢士、寺崎一郎、谷口博基
    • 学会等名
      公益社団法人日本セラミックス協会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2016-03-14 – 2016-03-16
  • [学会発表] LaAl0.99Zn0.01O3における光誘電率効果2015

    • 著者名/発表者名
      永井隆之、高橋英史、田辺賢士、岡崎竜二、寺崎一郎、谷口博基
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] CaRuO3における非磁性元素置換効果の一般的性質2015

    • 著者名/発表者名
      山本貴史、田辺賢士、谷口博基、寺崎一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] ルテニウムの二量体構造を持つBa3Ca1-xZnxRu2O9の基底状態2015

    • 著者名/発表者名
      五十嵐太一、田辺賢士、谷口博基、小林賢介、佐賀山基、中尾裕則、熊井玲児、村上洋一、寺崎一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] Ca3Co4O9単結晶の光学伝導度2015

    • 著者名/発表者名
      田辺賢士、岡崎竜二、谷口博基、寺崎一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] AlドープSrTiO3単結晶における光ゼーベック効果2015

    • 著者名/発表者名
      白石祐芽、田辺賢士、谷口博基、寺崎一郎、岡崎竜二、鈴木祥一朗
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-16
  • [学会発表] Snell’s Law for Spin Waves2015

    • 著者名/発表者名
      J. Stigloher, M. Decker, H. S. Körner, K. Tanabe, T. Moriyama, T. Taniguchi, H. Hata, M. Madami, G. Gubbiotti, K. Kobayashi, T. Ono and C. H. Back
    • 学会等名
      The 22nd International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces
    • 発表場所
      Cracow, Poland
    • 年月日
      2015-07-12 – 2015-07-17
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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