| 研究課題/領域番号 |
16H05977
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
塩田 陽一 京都大学, 化学研究所, 助教 (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、演算操作に大きな電力を消費してしまう。
そこで本研究では、代表者がこれまでに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を生成、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、Pt/Co/MgO系において評価を行った。Pt/Co/MgO系は、界面垂直磁気異方性（PMA）および界面ジャロシンスキ・守谷相互作用（DMI）に関する多くの研究が進められており、その系において電圧効果を評価することが意義があるものと考えられる。
まずスピン波の伝搬方向に依存した共鳴周波数の違い（非相反性）から界面DMIの大きさを評価した。次に電圧印可下で共鳴周波数の違いからPMAおよびDMIの電圧変調度を評価することができた。またスピン波ロジック演算操作に必要なπ位相変調に必要な電圧変調度も計算により見積もった。
またこれまでは強磁性金属を中心に電圧効果の研究を進めてきたが、新たに強磁性絶縁体であるイットリウム鉄ガーネット（YIG）の電圧効果についても研究を進めた。今年度は主に成膜条件の探索を行う事で、スパッタ成膜によりナノメートル膜厚で制御されたYIGの作製に成功した。またスピン波伝搬の膜厚依存性も観測することができた。
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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の制御に関して、界面垂直磁気異方性（PMA）および界面ジャロシンスキ・守谷相互作用（DMI）について広く研究されているPt/Co/MgO系において、スピン波を用いてそれぞれの電圧変調度を観測することに成功した。しかし、電圧変調度は小さく、まだまだ改善が必要である。またこれまではスピン波伝搬の媒体として強磁性金属を中心に研究を進めてきたが、新たに強磁性絶縁体であるイットリウム鉄ガーネット（YIG）のスピン波伝搬に関する研究も進めている。当初の研究計画に予定していなかった成果も得られており、おおむね順調に進展していると思われる。
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| 今後の研究の推進方策 |
現状得られている電圧変調度ではまだまだ小さく、今後強磁性層／絶縁層の界面の最適化や材料系の工夫によりさらに電圧変調度を上げていきたい。また新たにナノメートルスケールで制御されたイットリウム鉄ガーネット（YIG）薄膜におけるスピン波の電圧制御に関する研究についても進めていきたい。
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