二成分スピントルク項に基づく希土類フェリ磁性薄膜中スピントルクの新解釈

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K14487
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分28020:ナノ構造物理関連
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 黒川 雄一郎 九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (20749535)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 希土類フェリ磁性体 / スピントルク / マイクロマグネティックシミュレーション

研究成果の概要

希土類フェリ磁性薄膜は希土類元素と遷移金属元素による二つの種類の磁化を持ち、スピントルクの寄与が構成元素ごとに異なることが予想されたが、 これまで元素ごとの寄与は考慮されてこなかった。初めに、希土類フェリ磁性体TbGdFe合金を用いてスピントルク係数を見積もる研究を行った。その結果、GdFe合金にTbを添加していくと、スピントルクが観測されなくなるという結果を得た。次に、フェリ磁性の二成分の磁化を用いたマイクロマグネティックシミュレーションを行った。補償組成付近で磁化発振を数値解析したところ、二つの磁化成分の複雑な働きにより、従来よりも高い周波数で発振が可能になることが分かった。

自由記述の分野

スピントロニクス

研究成果の学術的意義や社会的意義

GdFe合金にTbを添加していくとスピントルクが観測されなくなるという結果は、Tb添加により選択的にスピントルクを不活性化するという重要な結果である。実際、この研究の中で、組成の異なるTbGdFe合金を使ってスピントルクの方向性を制御する結果を得ている。この成果は磁気メモリなどに応用が可能であり重要である。次に、フェリ磁性体の補償組成付近で従来よりも高い周波数で発振が可能になるシミュレーション結果は、高周波数発振可能な小型発振器へ応用が可能であり、発振器の設計指針を与える重要な結果である。