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2020 年度 実績報告書

高周波ゆらぎ測定を用いたスピン流量子ダイナミクスの解明

研究課題

研究課題/領域番号 18J20527
研究機関大阪大学

研究代表者

岩切 秀一  大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
キーワードスピン流 / 磁化ダイナミクス / マグノン / 非線形 / 非平衡 / 輸送現象 / 微小強磁性体
研究実績の概要

外場に対する物質の応答を理解することは、物性物理学の大きな目的であり、電子輸送や、電気/磁気モーメントの応答など、その対象は多様である。特に、外場が弱く、系が平衡に近い領域で成り立つ線形応答理論は、物性を理解する一般的な枠組みとなっている。
さらに、近年の微細加工技術により、物性物理学の対象は、ナノスケール素子へと展開している。こうした系では、外場や熱ゆらぎの効果が、素励起など系に内在するエネルギースケールを上回ることで、応答やダイナミクスの非線形性や相互作用の効果が顕著に現れる。しかし、こうした非線形・非平衡状態を理解し制御するための一般的な枠組みは知られておらず、今なお挑戦的な問題となっている。
その探究の舞台として、本研究では、磁気トンネル接合(Magnetic tunnel junction, MTJ)に注目し、スピンに依存する様々な非線形・非平衡現象の解明に取り組んできた。
最終年度となる本年は磁気トンネル接合における非線形輸送測定・高周波測定を活用し、前年度から取り組んでいた(1)スピン流を用いた非線形磁化ダイナミクスの励起、(2)磁気トンネル接合素子におけるスピン依存非線形輸送、についての研究を進行させた。その結果、(1)は筆頭著者論文1編、共著論文1編の論文出版として結実し、また(2)も現在筆頭著者として論文投稿中であるなど、十分な成果が得られている。なお、(2)の成果発表により、日本物理学会2020年秋季大会において学生優秀発表賞を得た。
以上のように、本研究で得られた実績は、物質が示す多彩な応答やダイナミクスを理解し制御するという物性物理学に、直接貢献するものであるとともに、新しい原理に基づいたメモリや計算素子など、新しいテクノロジーの開発にもつながることが期待される。

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

    (7件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Generation of multipeak spectrum of spin torque oscillator in non-linear regime2020

    • 著者名/発表者名
      Iwakiri Shuichi、Sugimoto Satoshi、Niimi Yasuhiro、Kobayashi Kensuke、Kozuka Yusuke、Takahashi Yukiko K.、Kasai Shinya
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 117 ページ: 022406~022406

    • DOI

      10.1063/5.0013102

  • [雑誌論文] Multiple modes of a single spin torque oscillator under the non-linear region2020

    • 著者名/発表者名
      Sugimoto Satoshi、Iwakiri Shuichi、Kozuka Yusuke、Takahashi Yukiko、Niimi Yasuhiro、Kobayashi Kensuke、Kasai Shinya
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 10 ページ: 075115~075115

    • DOI

      10.1063/5.0013105

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Etching process of narrow wire and application to tunable-barrier electron pump2020

    • 著者名/発表者名
      Norimoto Shota、Iwakiri Shuichi、Yokoi Masahiko、Arakawa Tomonori、Niimi Yasuhiro、Kobayashi Kensuke
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 91 ページ: 085110~085110

    • DOI

      10.1063/5.0011767

    • 査読あり
  • [学会発表] 金属超薄膜における電場侵入効果2021

    • 著者名/発表者名
      岩切秀一, 杉本聡志, 小塚祐介,新見康洋, 葛西伸哉, 小林研介
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
  • [学会発表] 磁気トンネル接合における非線形輸送2020

    • 著者名/発表者名
      岩切秀一, 杉本聡志, 大湊友也, 加藤岳生, 松尾衛,新見康洋, 葛西伸哉, 小林研介
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
  • [学会発表] 磁気トンネル接合におけるマグノン支援トンネル現象の観測2020

    • 著者名/発表者名
      岩切秀一, 杉本聡志, 小塚祐介,新見康洋, 葛西伸哉, 小林研介
    • 学会等名
      PASPS25
  • [学会発表] 磁気トンネル接合における非線形輸送2020

    • 著者名/発表者名
      岩切秀一, 杉本聡志, 大湊友也, 加藤岳生, 松尾衛,新見康洋, 葛西伸哉, 小林研介
    • 学会等名
      Spin-RNJ若手オンライン研究会

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公開日: 2021-12-27  

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