電界効果によるナノ波長スピン波の生成と新規演算機能への応用展開

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H01862
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 福間 康裕 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (90513466)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: スピン波 / 多数決論理演算 / 界面磁気異方性 / スピントロニクス / パラメトリック励振

研究実績の概要

本研究は、スピン波干渉を利用した多数決論理演算機能の実現に向けた基盤技術の構築を目的とする。トンネル磁気抵抗素子等のスピントロニクス応用で広く利用されているMgO/CoFeB接合において、面内方向の磁気異方性を電界効果により制御できる技術を確立した。これにより平行励起方法とマグノン散乱過程を経て、効率的にナノスケール波長をもつスピン波を生成することに成功した。参照試料を利用して大電力のマイクロ波照射によりナノ波長スピン波の生成実験を行ったが、電界効果励起と同様の効果はみられなかった。これにより、電界効果を利用した磁気異方性の変調はスピン波を効率よく励起する方法であることを明らかにした。また、高品質なY3Fe5O12薄膜を作製してスピン波の緩和時間が面方位に依存することを明らかにした。その顕著な面内異方性がみられなかった(111)面へと配向させた試料にてスピン波の干渉実験を行い、２つの入力部からのスピン波の位相差に応じて出力部の検出信号が変化することを確認した。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Nanyang Technological University(シンガポール)
  • 国名: シンガポール
  • 外国機関名: Nanyang Technological University
• [国際共同研究] Inter University Accelerator Centre/University of Delhi(インド)
  • 国名: インド
  • 外国機関名: Inter University Accelerator Centre/University of Delhi
• [雑誌論文] Enhanced Spin Hall Effect in S-Implanted Pt (2020)
  • 著者名/発表者名: U. Shashank, R. Medwal, T. Shibata, R. Nongjai, J. V. Vas, M. Duchamp, K. Asokan, R. S. Rawat, H. Asada, S. Gupta, Y. Fukuma
  • 雑誌名: Advanced Quantum Technologies 巻: 2010453 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1002/qute.202000112
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Magnetoimpedance of epitaxial Y3Fe5O12 (001) thin film in low frequency regime (2020)
  • 著者名/発表者名: R. Medwal, U. Chaudhuri, J. V. Vas, A. Deka, S. Gupta, M. Duchamp, H. Asada, Y. Fukuma, R. Mahendiran, R. S. Rawat
  • 雑誌名: ACS Applied Materials ＆ interfaces 巻: 12 ページ: 41802-10809
  • DOI: 10.1021/acsami.0c13213
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Electric-field control of interfacial in-plane magnetic anisotropy in CoFeB/MgO junctions (2020)
  • 著者名/発表者名: A. Deka, B. Rana, R. Anami, K. Miura, H. Takahashi, Y. Otani, Y. Fukuma
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 101 ページ: 174405 1-8
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.101.174405
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Modulation of Magnetization Precession Trajectories by Perpendicular Magnetic Anisotropy in CoFeB Thin Films (2020)
  • 著者名/発表者名: A. Deka, I. Tanaka, J. R. Mohan, Y. Fukuma
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics 巻: 56 ページ: 4300205 1-5
  • DOI: 10.1109/TMAG.2020.2987288
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Spin to charge conversion for terahertz spintronics (2020)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukuma, S. Gupta, R. Medwal, R. S. Rawat, P. Agarwal, R. Singh
  • 学会等名: 47th IEEE International conference on Plasma Sciences and 2nd Asia-Pacific conference on Plasma and Terahertz Science
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Voltage controlled magnetization dynamics of NiFe on PMN-PT single crystal (2020)
  • 著者名/発表者名: M. J. Rex, K. Ushima, S. Gupta, Y. Fukuma, R .S. Rawat, R. Medwal
  • 学会等名: 47th IEEE International conference on Plasma Sciences and 2nd Asia-Pacific conference on Plasma and Terahertz Science
  • 国際学会
• [学会発表] High charge-to-spin interconversion in Sulphur implanted Platinum (2020)
  • 著者名/発表者名: U. Shashank, R. Medwal, T. Shibata, R. Nongjai, J. V. Vas, M. Duchamp, K. Asokan, R. S. Rawat, H. Asada, S. Gupta, Y. Fukuma
  • 学会等名: 5th International conference on Emerging Electronics
  • 国際学会