| 研究課題/領域番号 |
16H05977
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
塩田 陽一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, スピントロニクス研究センター, 研究員 (70738070)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | スピントロニクス / スピン波 / 磁化ダイナミクス / 電圧効果 |
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| 研究実績の概要 |
磁気モーメントの波である「スピン波」は周波数・位相・強度などの情報を有しており、それらを制御したり干渉させることによって、様々な論理演算を行うことができる。従来のスピン波論理演算素子は磁場やスピントルクなど電流によって励起・制御されるものがほとんどであり、演算捜査に大きな電力を消費してしまう。
そこで本研究では、代表者がこれまで行ってきた電圧誘起磁気異方性制御技術を応用することで、電圧によってスピン波の生成、強度・位相制御を行う新しい技術の開発に取り組む。本年度は、電圧による磁化ダイナミクス励起現象の解明と、電圧による垂直磁気異方性変調の効率を上げることを目的に研究を行った。
まず、MgO/FeB/Wをフリー層とする垂直磁化型のトンネル磁気抵抗素子を用いて高周波電圧を印可した際の磁化ダイナミクスをホモダイン検波法を用いて明らかにした。高周波電圧の電圧強度を大きくしていくことで、磁化の歳差角が大きくなり共鳴ピークが低周波側にシフトし、ひずんだ共鳴スペクトルが観測された。また興味深いことに、共鳴周波数のの1/2の周波数ところにも共鳴ピークが観測された。この現象はマクロスピンシミュレーションによっても再現され、これらの非線形現象を理解することは、電圧によるスピン波励起に向けて重要な鍵になると思われる。
次に、MgO/CoFeB接合系において電圧による垂直磁気異方性変調の効率を上げるためにTa下地層においてCoFeBの組成依存性及びアニール温度依存性を調べた。すると全ての組成において250℃付近のアニール温度で電圧効果は最大となり、またFeとCoの組成比率を7:3にした時に大きな電圧効果が得られた。これらの事はスピン波を効率的に制御する上で重要な知見が得られた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
電圧によるスピン波励起に向けた電圧誘起強磁性共鳴における非線形磁化ダイナミクスの解明にはさらなる追加実験やシミュレーション計算による検討が必要なことから、論文としての報告は遅れている。一方、電圧による垂直磁気異方性変調の高効率化については、おおむね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度は所属が産業技術総合研究所から京都大学へ移動したため、前半は研究室内での素子作成技術の確立、および測定環境の整備を行う。環境が整い次第、スピン波の電圧制御に関する研究に注力していきたい。
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