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2021 年度 実績報告書

擬似反強磁性体を用いたスピントルクデバイスの創製

研究課題

研究課題/領域番号 19K04471
研究機関九州大学

研究代表者

湯浅 裕美 (福澤裕美)  九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (20756233)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード90度磁気結合 / スピントルク / 磁化発振 / 周波数 / シミュレーション
研究実績の概要

実験と計算の両面から、90度磁気結合を有する磁性積層膜におけるスピントルク発振周波数の増加に取り組んだ。これまで、90度磁気結合の大きさを表す係数は、巨視的な磁化過程をフィッティングすることで求められてきた。しかしこの手法では得られる係数に幅が生じ、高い精度は期待できない。動的な磁気特性であるスピントルク磁化発振の周波数を計算で得るためには、より高精度な90度磁気結合係数が必要である。そこで、従来の磁化過程のフィッティングに加え、微視的な磁気像とも合わせこむこととした。具体的には、高分解能Kerr効果顕微鏡で磁化曲線と各点における磁気像を取得し、これをシミュレーションで記述できる条件から、90度磁気結合の係数を算出した。この結果、90度磁気結合自体が空間分布を持っていることが分かり、その分布自体もフィッティングで求めることで、精度の高い係数を得ることができた。
一方、前年からの継続として、2層の強磁性層が面内磁化膜と垂直磁化膜で構成されているオルソゴナル構造で高周波を実現し、さらに90度磁気結合を導入して安定な磁化発振を実現する電流領域を拡大することに成功した。オルソゴナルだけでは磁化反転が容易なため安定発振領域が狭い。また、面内磁化膜が2層ある従来構造では、90度磁気結合を導入しても周波数が15 GHzで頭打ちであった。オルソゴナル構造と90度磁気結合の組み合わせにより、安定なスピントルク発振が得られ、その周波数は50 GHzに到達した。これは、汎用的な3d遷移金属で得られるスピントルク周波数の10倍の周波数である。このように広い周波数帯域でのスピントルク磁化発振を得る設計を得た。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] CIC nanoGUNE BRTA(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      CIC nanoGUNE BRTA
  • [国際共同研究] National Taiwan Normal-University(その他の国・地域 台湾)

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      National Taiwan Normal-University
  • [雑誌論文] Inactivation of damping-like torque in Tb-Gd-Fe film on Ta layer2022

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa Yuichiro、Itoh Masahiro、Wakae Masakazu、Fujimoto Masahiro、Kamihoki Uraku、Yuasa Hiromi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 61 ページ: SC1025~SC1025

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac3fcb

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anomalous Nernst effect dependence on composition in Fe100-X Rh X alloys2022

    • 著者名/発表者名
      Yamauchi Tomoki、Hamada Yuki、Kurokawa Yuichiro、Yuasa Hiromi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 61 ページ: SC1019~SC1019

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac3ef1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin Transfer Torque Oscillation in Orthogonal Magnetization Disks2022

    • 著者名/発表者名
      Liu C.、Kurokawa Y.、Hashimoto N.、Horiike S.、Tanaka T.、Yuasa H.
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: 58 ページ: 1~5

    • DOI

      10.1109/TMAG.2021.3084608

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anomalous Nernst effect in Fe3Si alloy films2021

    • 著者名/発表者名
      Hamada Yuki、Kurokawa Yuichiro、Yamauchi Tomoki、Hanamoto Hiroki、Yuasa Hiromi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 119 ページ: 152404~152404

    • DOI

      10.1063/5.0062637

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Insertion layer magnetism detection and analysis using transverse magneto-optical Kerr effect (T-MOKE) ellipsometry2021

    • 著者名/発表者名
      Martin Valderrama Carmen、Quintana Mikel、Martinez-de-Guerenu Ane、Yamauchi Tomoki、Hamada Yuki、Kurokawa Yuichiro、Yuasa Hiromi、Berger Andreas
    • 雑誌名

      Journal of Physics D: Applied Physics

      巻: 54 ページ: 435002~435002

    • DOI

      10.1088/1361-6463/ac0d2a

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Spin Current Enhancement by Inserting Ultra-thin Magnetic Layer at Interface between YIG and Pt2021

    • 著者名/発表者名
      H. Yuasa
    • 学会等名
      INTERMAG2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 90度磁気結合を用いた磁性積層膜の磁化配列定量化2021

    • 著者名/発表者名
      湯浅裕美
    • 学会等名
      令和3年度J-PARC MLF産業利用報告会
    • 招待講演
  • [学会発表] 極薄い磁性膜の挿入によるスピン流増大効果2021

    • 著者名/発表者名
      湯浅裕美
    • 学会等名
      日本磁気学会第79回スピントロニクス専門研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Standing Spin Wave Resonance Properties of Multiple Spin Wave Modes on Co2FeAl Magnetic Strip Under Zero Bias Field2021

    • 著者名/発表者名
      X. Ya, K. Kurihara, K. Koki, H. Ogami, Y. Kurokawa, H. Yuasa, T. Tanaka and K. Matsuyama
    • 学会等名
      INTERMAG2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin Transfer Torque Oscillation in Orthogonal Magnetization Disks2021

    • 著者名/発表者名
      L. Chuhan, H. Naoki, H. Shu, Y. Kurokawa and H. Yuasa
    • 学会等名
      INTERMAG2021
    • 国際学会
  • [学会発表] フレキシブル基板上酸化鉄ナノ粒子膜を用いたスケーラブルなスピンゼーベック素子2021

    • 著者名/発表者名
      黒川雄一郎,田原祐助,濵田勇樹,藤本真大,湯浅裕美
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Fe100-XRhX合金における異常ネルンスト効果の組成依存性2021

    • 著者名/発表者名
      山内友喜、濱田勇樹、黒川雄一郎、湯浅裕美
    • 学会等名
      第45回日本磁気学会学術講演会
  • [学会発表] 高磁気抵抗率と低閾電流密度の両立を目指すCoFeB/Tb-Fe垂直磁化細線の電流誘起磁化反転の観察2021

    • 著者名/発表者名
      藤本真大、上穂木有樂、黒川雄一郎、湯浅裕美,
    • 学会等名
      第45回日本磁気学会学術講演会
  • [学会発表] Insertion layer magnetism detection using transverse-MOKE ellipsometry2021

    • 著者名/発表者名
      Carmen Martin Valderrama, Mikel Quintana, Tomoki Yamauchi, Yuki Hamada, Yuichiro Kurokawa, Hiromi Yuasa, and Andreas Berger
    • 学会等名
      2021 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM)
    • 国際学会
  • [学会発表] Anomalous Nernst effect dependence on composition in Fe100-XRhX alloys,2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Yamauchi, Hamada Yuki, Yuichiro Kurokawa and Hiromi Yuasa
    • 学会等名
      021 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM)
    • 国際学会
  • [備考] 2021 YEAR PUBLICATIONS

    • URL

      https://www.nanogune.eu/en/publications/2021

  • [備考] Wen-Chin Lin; National Taiwan Normal University

    • URL

      https://scholar.lib.ntnu.edu.tw/en/persons/wen-chin-lin

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公開日: 2022-12-28  

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