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2022 年度 実績報告書

高速光通信光で直接光磁気記録するレーストラックメモリの提案と実証への挑戦

研究課題

研究課題/領域番号 21K18735
研究機関豊田工業大学

研究代表者

粟野 博之  豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40571675)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2023-03-31
キーワード磁性細線メモリ / 電流磁壁駆動 / 希土類/遷移金属合金・多層膜 / レーザーアニール / ナノインプリントスピンデバイス / ジャロシンスキー守谷相互作用 / 高感度化 / 赤外記録
研究実績の概要

希土類・遷移金属合金からなるGdFeCo磁性細線において、細線にパルス電流を印加すると磁壁を2000m/sec以上の速度で駆動でき、マルチビット記録磁区列を維持したまま電流方向にシフトすることができた。なお、磁壁駆動にはスピン起電力がブレーキとして作用する。そこで、スピン起電力を調べた結果ブレーキになっていないことを確認できた。また、この磁性細線をレーザーアニールすることで磁壁の電流駆動を高速化、低電流駆動化できることも見出した。さらに、光で高速磁気記録行うための熱分析も行った。このほか熱ナノインプリントにて作成した磁性細線において光記録による熱勾配が創り出す異常ネルンスト効果も確認し、本高速磁壁駆動への影響がないことも確認できた。このように光記録に対する様々な懸念事項を払拭し、高速駆動磁性細線への光パルス照射による高速光磁気記録の原理実験を行った。従来の光磁気記録における磁区の移動速度は数10m/secだったが、本提案では100倍速いのでデータ転送レートも100倍(数Gbps)になる。また、光通信用の光パワーで記録できる媒体構造を検討した。光記録感度を高めるためにSiN誘電体層を用い、かつ高速な磁壁駆動が可能な媒体構造を見出した。更に、従来の光磁気記録では未検討だったジャロシンスキー守谷相互作用(DMI)を利用した記録アシスト効果も検討し、重金属層のPtからのDMIの影響でヘテロ界面付近の磁化に横成分が生じ、その影響で記録感度が大幅に上昇することを見出した。本方式による記録再生実験を行うため、波長1310nmの光通信用半導体レーザー(最小パルス幅40psec)を用意して現在の偏光顕微鏡に組み込み、さらに細線の他端に波長780nmの光磁気信号検出部も組み込んだ。この検出信号強度は高速磁壁駆動している細線上においてリアルタイム再生が確認可能なセットアップとすることができた。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Enhancement of permittivity off-diagonal terms in rare earth transition metal / heavy metal hetero-structured films2022

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Kei、Thach Pham Van、Sumi Satoshi、Ranjbar Sina、Tanabe Kenji、Awano Hiroyuki、Wang Shihao、Ishibashi Takayuki、Saito Shin
    • 雑誌名

      Frontiers in Physics

      巻: 10 ページ: 949571

    • DOI

      10.3389/fphy.2022.949571

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluation of multi-bit domain wall motion by low current density to obtain ultrafast data rate in a compensated ferrimagnetic wire2022

    • 著者名/発表者名
      Ranjbar S.、Sumi S.、Tanabe K.、Awano H.
    • 雑誌名

      APL Materials

      巻: 10 ページ: 091102~091102

    • DOI

      10.1063/5.0086380

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Elucidation of the mechanism for maintaining ultrafast domain wall mobility over a wide temperature range2022

    • 著者名/発表者名
      Ranjbar S.、Kambe S.、Sumi S.、Thach P. V.、Nakatani Y.、Tanabe K.、Awano H.
    • 雑誌名

      Materials Advances

      巻: 3 ページ: 7028~7036

    • DOI

      10.1039/D2MA00273F

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Current density reduction of current driven domain wall motion with laser irradiation to the TbCo wires2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Miyose, S. Sumi, K, Tanabe, H. Awano
    • 学会等名
      ICMFS (International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces)’2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic field dependence of mV class very large spin motive force due to domain wall motion in GdFeCo magnetic wire2022

    • 著者名/発表者名
      M. Oikawa, S. Sumi, K, Tanabe, H. Awano
    • 学会等名
      ICMFS (International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces)’2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Anormalous Nernst Effect of TbCo deposited on a land-grrove structure fabricated by nanoimprint lithography2022

    • 著者名/発表者名
      M. Sakamoto, S. Sumi, K, Tanabe, H. Awano
    • 学会等名
      ICMFS (International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces)’2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of domain wall velocityand reduction of current density by laser annealing to the TbCo wires2022

    • 著者名/発表者名
      20)Yamato Miyose, Sina Ranjbar, Satoshi Sumi, Kenji Tanabe, Hiroyuki Awano
    • 学会等名
      MMM2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic field dependence of mV class spin motive force due to domain wall motion in GdFeCo magnetic wire2022

    • 著者名/発表者名
      21)Mirai Oikawa, Hiroyuki Awano, Sota Kambe, Satoshi Sumi, and Kenji Tanabe,
    • 学会等名
      MMM2022
    • 国際学会
  • [学会発表] TbCo, GdFeCo/Pt積層膜の補償温度近傍磁気光学特性2022

    • 著者名/発表者名
      鷲見聡、Sina Ranjbar、田辺賢士、粟野博之
    • 学会等名
      応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] TbCo薄膜/プラスチック基板へのレーザー照射による基板形状変化と磁気特性の関係2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木紀行、明瀬大和、神戸崇太、鷲見聡、田辺賢士、粟野博之
    • 学会等名
      応用物理学会秋季学術講演会

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公開日: 2023-12-25  

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