二次元人工磁気格子を用いたスピンの流れ制御と集積化スピン波演算回路への応用

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H00765
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 井上 光輝 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 客員教授 (90159997)
• 研究分担者: 後藤 太一 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00721507) ; 石山 和志 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (20203036)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: スピン波 / 二次元マグノニック結晶 / マグノニクス

研究実績の概要

本研究は、スピンの流れを二次元面内で操作する二次元スピン人工磁気格子の創生と、この媒体を用いたスピン波集積回路を得ようとするものである。このために、二次元周期配列した重金属薄膜/磁性ガーネット媒体用いて小型スピン波導波路を開発すると同時に、スピン波の演算回路の開発を通じて学術的「問い」の探求・解明を行うと共に、その物理的・工学的知見を広く産業界へ展開することで、我が国の産業競争力強化に資することを目的とするものである。
本年度は、二次元マグノニック結晶を作製した。昨年度までに整備した試料作製環境を利用し、磁性絶縁体膜上に、重金属膜を成膜し、これをパターニングすることで、二次元マグノニック結晶化した。二次元マグノニック結晶評価用の専用の計測システムも合わせて構築した。スピン波の伝搬特性を測定したところ、特定のスピン波を遮断するマグノニック・バンドギャップが確認された。実験結果を詳細にまとめ論文発表を予定している。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3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] サンクトペテルブルグ電気工科大学(ロシア連邦)
  • 国名: ロシア連邦
  • 外国機関名: サンクトペテルブルグ電気工科大学
• [雑誌論文] Development of liquid-phase fabrication of nanotube array-based multiferroic nanocomposite film (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawamura Go、Shahbudin Irna Puteri Binti、Tan Wai Kian、Goto Taichi、Nakamura Yuichi、Inoue Mitsuteru、Muto Hiroyuki、Yamaguchi Kazuhiro、Boccaccini Aldo R.、Matsuda Atsunori
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 869 ページ: 159219～159219
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.159219
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Development of One-dimensional Magnonic Crystal using Forward Volume Spin Wave (2021)
  • 著者名/発表者名: Goto Taichi、Inoue Mitsuteru
  • 雑誌名: IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials 巻: 141 ページ: 327～332
  • DOI: 10.1541/ieejfms.141.327
  • 査読あり
• [雑誌論文] Induced nonlinear phase shift of spin waves for magnonic logic circuits (2021)
  • 著者名/発表者名: Ustinov Alexey B.、Kuznetsov Nikolai A.、Haponchyk Roman V.、L?hderanta Erkki、Goto Taichi、Inoue Mitsuteru
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 119 ページ: 192405～192405
  • DOI: 10.1063/5.0074824
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Broadband excitation of spin wave using microstrip line antennas for integrated magnonic devices (2021)
  • 著者名/発表者名: Mori Kanta、Goto Taichi、Watanabe Toshiaki、Koguchi Takumi、Nakamura Yuichi、Lim Pang Boey、Ustinov Alexey B、Inoue Mitsuteru
  • 雑誌名: Journal of Physics D: Applied Physics 巻: 55 ページ: 115002～115002
  • DOI: 10.1088/1361-6463/ac3f10
• [学会発表] Broadband excitation of spin wave using microstrip line antennas for integrated magnonic devices (2022)
  • 著者名/発表者名: Kanta Mori, Taichi Goto, Toshiaki Watanabe, Takumi Koguchi, Yuichi Nakamura, Pang Boey Lim, Alexey B. Ustinov, and Mitsuteru Inoue
  • 学会等名: Japan Society of Applied Physics (JSAP) Spring Conference
• [学会発表] Fabrication and properties of magnetic garnet multilayer structure media for magnetic volumetric hologram memory using SiO2 as heat dissipation layers (2021)
  • 著者名/発表者名: Akira Yamaguchi, Kenta Tanaka, Yuichi Nakamura, Pang Boey Lim, Taichi Goto, Hironaga Uchida, and Mitsuteru Inoue
  • 学会等名: Institute of Electrical Engineers of Japan (IEEJ) Technical Meeting on Magnetics
• [学会発表] Spin controlled laser using magnetic garnet film (2021)
  • 著者名/発表者名: Taichi Goto, Ken Aoki, Hibiki Miyashita, Yuki Yoshihara, Takumi Koguchi, Pang Boey Lim, Mani Mina, and Mitsuteru Inoue
  • 学会等名: International Symposium on Advances in Technology Education (ISATE)
  • 国際学会
• [学会発表] Magnetooptical properties of cerium substituted yttrium iron garnet films for spin controlled lasers (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuki Yoshihara, Pang Boey Lim, Mitsuteru Inoue, and Taichi Goto
  • 学会等名: International Symposium on Advances in Technology Education (ISATE)
  • 国際学会
• [学会発表] Simulation of magnetic domain for spin wave logic device (2021)
  • 著者名/発表者名: Takumi Koguchi, Tadashi Ataka, Pang Boey Lim, Mitsuteru Inoue, and Taichi Goto
  • 学会等名: International Symposium on Advances in Technology Education (ISATE)
  • 国際学会
• [学会発表] Broad excitation band of spin wave using microstrip line for magnonic device (2021)
  • 著者名/発表者名: Kanta Mori, Taichi Goto, Toshiaki Watanabe, Pang Boey Lim, and Mitsuteru Inoue
  • 学会等名: International Symposium on Advances in Technology Education (ISATE)
  • 国際学会
• [学会発表] Development of multiferroic composite films for voltage-driven magneto-optic special light modulators (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Nakamura, Naohide Kamada, Ryu Hasumi, Taichi Goto, Hironaga Uchida, and Mitsuteru Inoue
  • 学会等名: International Symposium on Advances in Technology Education (ISATE)
  • 国際学会
• [学会発表] Clarification of reconstructed image in magnetooptical 3D holographic display using microlens array (2021)
  • 著者名/発表者名: Yasutoshi Ito, Sena Yamagishi, Yuta Yamamoto, Hideyoshi Horimai, Taichi Goto, Yuichi Nakamura, Pang Boey Lim, Mitsuteru Inoue, and Hironaga Uchida
  • 学会等名: Annual Conference on Magnetics in Japan
• [学会発表] Nonlinear spin-wave logic gates based on magnetic films (2021)
  • 著者名/発表者名: Alexey B. Ustinov, Boris A. Kalinikos, Taichi Goto, and Mituteru Inoue
  • 学会等名: Trends in MAGnetism
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of iron site substitution on the magnetic and optical properties of Bi-substituted garnets for magnetic hologram memory (2021)
  • 著者名/発表者名: Shingo Korekawa, Yuichi Nakamura, Mitsuteru Inoue, Pang Boey Lim, Hironaga Uchida, and Taichi Goto
  • 学会等名: International Symposium on Imaging, Sensing, and Optical Memory (ISOM)
  • 国際学会
• [学会発表] Fabrication and evaluation of multilayer recording medium for volumetric magnetic hologram memory using SiO2 as a thermal diffusion layer (2021)
  • 著者名/発表者名: Akira Yamaguchi, Kenta Tanaka, Yuichi Nakamura, Taichi Goto, Pang Boey Lim, Hironaga Uchida, and Mitsuteru Inoue
  • 学会等名: International Symposium on Imaging, Sensing, and Optical Memory (ISOM)
  • 国際学会